什么是脉冲宽度调制(PWM)信号及其用途?

更新 Nov 20, 2018

适用于

Hardware

  • Multifunction I/O Device

问题详述

我听说我可以在我的应用程序中使用脉冲宽度调制。什么是脉冲宽度调制(PWM)信号,它用于什么?

解决方案

脉冲宽度调制(PWM)信号是使用数字源生成模拟信号的方法。PWM信号主要由两个组件组成来定义其行为:占空比和频率。占空比描述了信号处于高(开启)状态的时间量占据完成一个周期所用总时间的百分比。频率决定PWM完成一个周期的速度(即1000Hz等于每秒完成1000个周期),因此频率也决定了信号在高低状态之间的切换速度。在向设备供电时,如果以足够快的速率关闭和打开数字信号并且保持特定的占空比,则输出看起来就像恒定电压模拟信号。
 

示例:如果在给定数字源(5V的高电平和0V的低电平)的情况下,想要产生一个3V的信号,可以使用占空比为60%的PWM,也意味着信号在60%的时间内输出5V电压。如果数字信号足够快,则输出的电压看起来就像恒定的电压。如果数字低电平为0V(通常是这种情况),则可以通过将数字高电压乘以占空比如5V x 0.6 = 3V来计算平均电压。选择80%的占空比将产生4V的电压,20%将产生1V电压,依此类推。

 

PWM信号适用于各种控制应用。它们的主要用途是控制直流电机,但也可用于控制阀门、泵、液压系统和其他机械部件。根据不同应用和正在供电的系统的响应时间,PWM信号需要设置不同的频率。以下是一些应用中典型的最低PWM频率要求:

  • 响应时间较慢的加热元件或系统:10-100 Hz或更高
  • 直流电动机:5-10kHz或更高
  • 电源或音频放大器:20-200 kHz或更高

注意:取决于所需的响应类型,部分系统可能需要比此处列出的频率更快的频率。

相关信息

下面图表展示了具有不同占空比的PWM信号:

 

25%的占空比


50%的占空比​​​​​​​



75%的占空比​​​​​​
 

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