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PWM有着非常广泛的应用,比如直流电机的无极调速,开关电源、逆变器等等,个人认为,要充分理解或掌握模拟电路、且有所突破,很有必要吃透这三个知识点:
PWM电感纹波
PWM是一种技术手段,PWM波是在这种技术手段控制下的脉冲波,如果你不理解是把握不住PWM波的!
如图1所示,这种比喻很形象也很恰当,希望对学习的朋友有所帮助与启发。
图1:形象的比喻
PWM全称Pulse Width Modulation:脉冲宽度调制(简称脉宽调制,通俗的讲就是调节脉冲的宽度),是电子电力应用中非常重要的一种控制技术,在理解TA之前我们先来了解几个概念 。
脉冲波的基本信息如图2所示:
图2:脉冲波的基本信息
脉冲周期T:单位是时间,比如纳秒ns、微妙μs、毫秒ms等;
脉冲频率f:单位是赫兹Hz、千赫兹kHz等,与脉冲周期成倒数关系,即f=1/T;脉冲宽度W:简称脉宽,是脉冲高电平持续的时间,单位是时间,比如纳秒ns、微妙μs、毫秒ms等;占空比D:脉宽除以脉冲周期得到的值,百分数表示,比如50%,也常有小数或分数表示的,比如0.5或1/2。
以上之间的关系如图3所列的公式:
图3:公式
工程应用中的PWM波是幅值、周期(或频率)不变,脉宽(或占空比)可调的脉冲波,接下来我们来认清该PWM波到底是什么,TA隐藏着什么思想?
当我们想要控制一个直流电机的转速,我们可以通过改变其两端电压即可,但是该种方法有很大的局限性,可调直流电源构造复杂、成本高昂,应用起来很不现实。
所以我们采用另外的控制方式:电压源→驱动器→直流电机,电压源提供直流电压,不同的驱动器控制不同的直流电机,应用非常灵活,其中驱动器对电机的调速控制就是利用PWM。
可调直流电源控制与PWM控制都是能调速的,那么它们有什么相同之处呢?
如图4—图7,电机为某相同转速时,红色代表驱动器输出幅值不变的PWM波,蓝色代表可调直流电源输出的电压,两者都是直接作用到负载。
图4
图5
图6
图7
由以上得知:
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。