Pulse Width Modulation -- 脈寬調制 /脈沖寬度調制

脈沖寬度調制(PWM)是利用微處理器的數字輸出來(lái)對模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。脈寬調制是開(kāi)關(guān)型穩壓電源中的術(shù)語(yǔ)。這是按穩壓的控制方式分類(lèi)的，除了PWM型，還有PFM型和PWM、PFM混合型。脈寬調制式開(kāi)關(guān)型穩壓電路是在控制電路輸出頻率不變的情況下，通過(guò)電壓反饋調整其占空比，從而達到穩定輸出電壓的目的。

PWM一種模擬控制方式，根據相應載荷的變化來(lái)調制晶體管柵極或基極的偏置，來(lái)實(shí)現開(kāi)關(guān)穩壓電源輸出晶 體管或晶體管導通時(shí)間的改變，這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時(shí)保持恒定。

PWM是一種對模擬信號電平進(jìn)行數字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來(lái)對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時(shí)刻，滿(mǎn)幅值的直流供電要么完全有(ON)，要么完全無(wú)(OFF)。電壓或電流源是以一種通(ON)或斷(OFF)的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。

多數負載(無(wú)論是電感性負載還是電容性負載)需要的調制頻率高于10Hz，通常調制頻率為1kHz到200kHz之間。

許多微控制器內部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PIC16C67內含兩個(gè)PWM控制器，每一個(gè)都可以選擇接通時(shí)間和周期。占空比是接通時(shí)間與周期之比;調制頻率為周期的倒數。執行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：

* 設置提供調制方波的片上定時(shí)器/計數器的周期

* 在PWM控制寄存器中設置接通時(shí)間

* 設置PWM輸出的方向，這個(gè)輸出是一個(gè)通用I/O管腳

* 啟動(dòng)定時(shí)器

* 使能PWM控制器

PWM的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無(wú)需進(jìn)行數模轉換。讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變?yōu)檫壿?或將邏輯0改變?yōu)檫壿?時(shí)，也才能對數字信號產(chǎn)生影響。

對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，而且這也是在某些時(shí)候將PWM用于通信的主要原因。從模擬信號轉向PWM可以極大地延長(cháng)通信距離。在接收端，通過(guò)適當的RC或LC網(wǎng)絡(luò )可以濾除調制高頻方波并將信號還原為模擬形式。

總之，PWM既經(jīng)濟、節約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設計應用中使用的有效技術(shù)。