單片機(jī)可以輸出PWM信號(hào)，但是PWM信號(hào)的功率不夠無(wú)法直接用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，必須通過(guò)控制功率器件在去控制負(fù)載。
PWM信號(hào)控制負(fù)載的情況非常多見(jiàn)。
在工控行業(yè)，PWM信號(hào)可以用來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)變頻器以及BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)等；
在LED照明行業(yè)，可以通過(guò)PWM來(lái)控制LED燈的亮暗變化；
還可以通過(guò)PWM信號(hào)來(lái)控制無(wú)源蜂鳴器發(fā)出簡(jiǎn)單的聲音以及實(shí)現(xiàn)功率繼電器的線(xiàn)圈節(jié)能等。
1 PWM信號(hào)控制負(fù)載的原理
PWM是脈沖寬度調(diào)制，具有兩個(gè)非常重要的參數(shù)：
頻率和占空比。
頻率和周期是互為倒數(shù)的，占空比是指一個(gè)周期內(nèi)高電平所占的比例。
PWM信號(hào)就是根據(jù)需求調(diào)節(jié)占空比的大小以實(shí)現(xiàn)負(fù)載端電壓的線(xiàn)性變化。
PWM信號(hào)的幾個(gè)參數(shù)，以及占空比所對(duì)應(yīng)的平均電壓如下圖所示。
2 PWM通過(guò)調(diào)節(jié)占空比改變負(fù)載兩端的電壓
這種方式的典型應(yīng)用有如下場(chǎng)景：
1）控制LED燈的亮暗變化，通過(guò)PWM信號(hào)占空比的變化，可以實(shí)現(xiàn)流過(guò)LED電流的不同，實(shí)現(xiàn)LED亮暗的漸變；
2）PWM信號(hào)用于繼電器線(xiàn)圈的節(jié)能，對(duì)于功率繼電器而言，所需要的吸合力比較大，流過(guò)線(xiàn)圈的電流比較大，而在穩(wěn)定吸合之后，又不需要這么大的電流，怎么辦？
就可以通過(guò)PWM來(lái)改變線(xiàn)圈兩端的電壓，從而實(shí)現(xiàn)線(xiàn)圈的節(jié)能，對(duì)節(jié)能起到重要作用。
PWM控制繼電器實(shí)現(xiàn)節(jié)能的原理如下圖所示。
在線(xiàn)圈上電之初，先恒定輸出大約500ms的高電平，讓繼電器穩(wěn)定吸合，之后控制端輸出一定占空比的方波信號(hào)，使線(xiàn)圈兩端的平均電壓降低，但是高于釋放電壓，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。
3 PWM信號(hào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速
PWM用來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速是非常重要的內(nèi)容，如BLDC電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及變頻器調(diào)速都是PWM來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
PWM在調(diào)節(jié)有刷電機(jī)的轉(zhuǎn)速時(shí)經(jīng)常會(huì)用到H橋電路。
所謂H橋電路是由四個(gè)功率開(kāi)關(guān)器(比如三極管、MOS管等)件所構(gòu)成的電路，每個(gè)橋臂的上下管子不同時(shí)導(dǎo)通，每次都是對(duì)角導(dǎo)通。
PWM電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速的模型如下圖所示。
電機(jī)正轉(zhuǎn)PMW調(diào)速
上圖中，管子QB和QC導(dǎo)通，兩外兩個(gè)導(dǎo)通，讓QA處于暢通狀態(tài)，讓QD通過(guò)PWM來(lái)控制，這樣就可以通過(guò)PWM來(lái)調(diào)節(jié)電機(jī)兩端的平均電壓，改變流過(guò)電機(jī)的電流，實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度調(diào)節(jié)的目的，電機(jī)的電流方向?yàn)椋?/span>
VCC→QA→電機(jī)→QD→GND。
電機(jī)反轉(zhuǎn)PMW調(diào)速
將電機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)速的話(huà)，其原理與面描述的一致。
QA和AD管子截止，QC處于常通狀態(tài)，而QB用PWM來(lái)控制，通過(guò)控制PWM的占空比實(shí)現(xiàn)了電機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)速的目的。
如下圖所示。
電機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)速的電流方向：
VCC→QC→電機(jī)→QB→GND。
PWM在電子行業(yè)是非常重要的信號(hào)，使用廣泛、應(yīng)用較多，應(yīng)該引起初學(xué)者的注意。
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