当PWM波的占空比越大时,所对应的直流电压与PWM波的幅值越接近;反之与0V越接近;
周期的红色PWM波脉宽下的矩形面积之和与蓝色直流电压的面积相等,即伏秒积相等:
U红(幅值) × ton = U蓝×T
两端同时除以T,得到如下关系式:
U红(幅值) × 占空比 = U蓝
例如当PWM波的幅值为24V,占空比为50%时,与直流电压12V作用到电机上所产生的效果是一模一样的,即速度相同;即24V×50%=12V。
另外,既然满足这个关系,那PWM波的频率是不是可以随意了,答案当然不是,频率太低会导致电机运转不畅,振动大,噪音大;频率太高会导致驱动器开关损耗较大,甚至有电机会啸叫而不转的情况。一般1k~30k的PWM频率较为普遍,几百Hz的也有,实际上还是根据电机功率在测试时确定合适的PWM频率范围为宜。
如图8为实物测试,脉宽在变化,周期不变的PWM波,所加负载如图9所示。
图8:扭动旋钮控制脉宽变化
如图9为实物测试,有刷直流电机的PWM无极调速,其中LED是并联在电机输入端的,其亮弱反映电机速度的变化。
图9:PWM控制电机调速
要点:
①PWM波其实就是一种脉宽可连续调节的矩形脉冲波;
②占空比其实就是描述脉宽与脉冲周期的比值,是量化值,便于分析研究,当我们用占空比来表达时,对脉宽就不那么关心了;
③占空比调节就是脉宽调节,表达不一样,但本质是一样的;
④PWM波满足伏秒积计算:U红(幅值) × 占空比 = U蓝,作用效果与直流电压一样。