什么是PWM？

PWM（Pulse Width Modulation）簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術，廣泛應用在測量、通信、工控等方面。

PWM的周期

T=1/fT是周期，f是頻率。如果頻率為50Hz ，也就是說一個周期是20ms，那么一秒鐘就有 50次PWM周期。

占空比

是一個脈沖周期內(nèi)，高電平的時間與整個周期時間的比例，單位是% (0%-100%) 一個周期的長度，如下圖所示。

其中，周期是一個脈沖信號的時間，1s內(nèi)的周期T次數(shù)等于頻率f，脈寬時間是指高電平時間。 上圖中，脈寬時間占總周期時間的比例，就是占空比。 比方說，周期的時間是10ms，脈寬時間是8ms，那么占空比是8/10= 80%，這就是占空比為80%的脈沖信號。 PWM就是脈沖寬度調(diào)制，通過調(diào)節(jié)占空比就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度。

PWM原理

以STM32單片機為例，其IO口只能輸出高電平和低電平。 假設高電平為5V、低電平則為0V，那么要輸出不同的模擬電壓就要用到PWM。通過改變IO口輸出的方波的占空比，從而獲得使用數(shù)字信號模擬成的模擬電壓信號。 電壓是以一種脈沖序列被加到模擬負載上去的，接通時是高電平1，斷開時是低電平0。接通時直流供電輸出，斷開時直流供電斷開。通過對接通和斷開時間的控制，理論上來講，可以輸出任意不大于最大電壓值5V的模擬電壓。 比方說，占空比為50%那就是高電平時間一半，低電平時間一半。在一定的頻率下，就可以得到模擬的2.5V輸出電壓。那么75%的占空比，得到的電壓就是3.75V，如下圖所示。

PWM應用

1、LED呼吸燈 以經(jīng)常使用的呼吸燈舉例。

一般人眼睛對于80Hz以上刷新頻率則完全沒有閃爍感，那么我們平時見到的LED燈，當它的頻率大于50Hz的時候，人眼就會產(chǎn)生視覺暫留效果，基本就看不到閃爍了，而是誤以為是一個常亮的LED燈。 由于頻率很高時看不到閃爍，占空比越大LED越亮，占空比越小LED越暗，相關呼吸燈實例:STM32中PWM的配置與應用詳解。所以，在頻率一定時，可以用不同占空比改變LED燈的亮度，使其達到一個呼吸燈的效果。

2、PWM對電機轉速的控制

調(diào)節(jié)占空比可以實現(xiàn)不同電壓的輸出，實現(xiàn)對電機轉速的調(diào)節(jié)。 對于直流電機來講，電機輸出端引腳是高電平電機就可以轉動，當輸出端高電平時，電機會轉動，但是是一點一點的提速，在高電平突然轉向低電平時，電機由于電感有防止電流突變的作用是不會停止的，會保持這原有的轉速，以此往復，電機的轉速就是周期內(nèi)輸出的平均電壓值，所以實質(zhì)上我們調(diào)速是將電機處于一種，似停非停，似全速轉動又非全速轉動的狀態(tài)，那么在一個周期的平均速度就是我們占空比調(diào)出來的速度了。 在電機控制中，電壓越大，電機轉速越快，而通過PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機達到不同的輸出轉速。 當然，在電機控制中，不同的電機都有其適應的頻率 頻率太低會導致運動不穩(wěn)定，如果頻率剛好在人耳聽覺范圍，有時還會聽到呼嘯聲。頻率太高時，電機可能反應不過來，正常的電機頻率在 6-16kHZ之間為好。

3、PWM對舵機的控制 舵機的控制就是通過一個固定的頻率，給其不同的占空比來控制舵機不同的轉角。 舵機的頻率一般為頻率為50HZ，也就是一個20ms左右的時基脈沖，而脈沖的高電平部分一般為0.5ms-2.5ms范圍，來控制舵機不同的轉角。 500-2500us的PWM高電平部分對應控制180度舵機的0-180度。 以180度角度伺服為例，那么對應的控制關系是這樣的：

以180度角度伺服為例，那么對應的控制關系是這樣的：

0.5ms-------------0度；

1.0ms------------45度；

1.5ms------------90度；

2.0ms-----------135度；

2.5ms-----------180度

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電壓：7.4V/8.44V/12V

轉速：最高130000rpm

無級調(diào)速

PWM控制