利用PWM控制占空比

1、什么是占空比占空比（DutyCycle）在电信领域中意思：在一串理想的脉冲序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如：脉冲宽度 1 科 s,信号周期 4ds 的脉冲序列占空比为 0.25。在一段连续工作时间内脉冲占用的时间与总时间的比值。在 CVS 阴制（continuouslyvariableslopedeltamodulation）中，比特1的平均比例（未完成）。在周期型的现象中，现象发生的时间与总时间的比。负载周期在中文成语中有句话可以形容：一天捕渔，三天晒网，则负载周期为 0.25。占空比是高电平所占周期时间与整个周期时间的比值。占空比越大，高电平持续的时间越长，电路的

2、开通时间就越长PWMt 增加则占空比减少！（请先看下面关于 PWM 勺定义）PW 唯增加应该是周期变大，那么占空比就减小了（此为个人见解如有不同见解请发邮箱 ）占空比的图例什么是占空比（另一种解释）占空比是指高电平在一个周期之内所占的时间比率。方波的占空比为 50%,占空比为 0.1,说明正电平所占时间为 0.1 个周期。正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。例如：正脉冲宽度 1s,信号周期 10ds 的脉冲序列占空比为 0.1。什么是 PWM1 .脉冲宽度调制（PWM 是英文“PulseWidthModulation”的缩写，简称脉宽调制。它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非

3、常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。脉冲宽度调制（PWM 是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON）,要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用 PWMS 行编码。2 .PWM 控制的基本原理理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时

4、，其效果基本I-T占交比XT迪子IJ眼界相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。图 1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图 1 所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L 电路)上， 如图 2a 所示。 其输出电流 i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图 2b 所示。从波形可以看出，在 4)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。脉冲越窄，各 i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应 i(t)也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出，各 i(t)在低频段的特性将非常接

5、近，仅在高频段有所不同。图 2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形3 .PWM 相关概念占空比：就是输出的 PWMh 高电平保持的时间与该 PWM 勺时钟周期的时间之比如， 一 PWM 勺频率是 1000Hz,那么它的时钟周期就是 1ms,如果高电平出现的时间是 200us,那么低电平的时间肯定是 800us,那么占空比就是 200：1000,也就是说 PWM 勺占空比就是 1:5。分辨率：占空比最小能达到的值，如 8 位的 PWM 理论的分辨率就是 1：255(单斜率)，16 位的的 PWMS 论就是 1:65535(单斜率)。频率：如 16 位的 PWM 它的分辨率达到了 1:65535,要达

6、到这个分辨率，T/C 就必须从 0 计数到 65535 才能达至 IJ。相对于周期就是 65535*计数脉冲时间。双斜率/单斜率：假设一个 PW0 计数到 80,之后又从 0 计数到 80.这个就是单斜率。假设一个 PWM10 计数到 80,之后是从 80 计数到 0.这个就是双斜率。可见，双斜率的计数时间多了一倍，所以输出的 PW 顺率就慢了一半，但是分辨率却是 1:（80+80）=1:160,就是提高了一倍。假设 PWMI 单斜率，设定最高计数是 80,我们再设定一个比较值是 10,那么 T/C 从 0计数到 10 时（这时计数器还是一直往上计数，直到计数到设定值 80）,单片机就会根据你

7、的设定，控制某个 IO 口在这个时候是输出 1 还是输出 0 还是端口取反， 这样， 就是 PWM 勺最基本的原理了。4 .单片机产生 PWM4.1 :单片机控制开关电源方式单片机控制开关电源，单从对电源输出的控制来说，可以有几种控制方式.其一是单片机输出一个电压（经 DA 芯片或 PW 昉式），用作电源的基准电压.这种方式仅仅是用单片机代替了原来的基准电压，可以用按键输入电源的输出电压值，单片机并没有加入电源的反馈环，电源电路并没有什么改动.这种方式最简单.其二是单片机扩展 AD,不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，调整 DA 的输出，控制 PWM片，间接控制电源的工作.这

8、种方式单片机已加入到电源的反馈环中，代替原来的比较放大环节，单片机的程序要采用比较复杂的 PID 算法.其三是单片机扩展 AD,不断检测电源的输出电压，根据电源输出电压与设定值之差，输出 PW 眼，直接控制电源的工作.这种方式单片机介入电源工作最多.第三种方式是最彻底的单片机控制开关电源，但对单片机的要求也最高.要求单片机运算速度快，而且能够输出足够高频率的 PW 瞰.这样的单片机显然价格也高.4.2 :使用单片机产生 PWMMCS5 俾片机假设 51 单片机晶振频率为 12MH%51 单片机内部含有两个 16 位可编程定时器/计数器，可设谿计数器位数 16 位，13 位，8 位计数器位数 1

9、6,振荡周期 12 分频后脉冲计数，则计数一次为 1us,每个 PW 附期为 65536us,频率为 1*1000000/65536=15Hz。频率太低，导致开关电源严格的电惯性。计数器位数 13,振荡周期 12 分频后脉冲计数，则计数一次为 1us,每个 PW 附期为 8192us,频率为 1*1000000/8192=122Hz。音频范围之内，不可忍受。计数器位数 8,振荡周期 12 分频后脉冲计数，则计数一次为 1us,每个 PWMO 期为 256us,频率为 1*1000000/256=3906Hz。音频范围之内，且频率远远低于现阶段开关电源的频率范围。AVR 单片机AVR 单片机采用

10、精简指令集，时钟频率最高为 16MHz如果 PW 时辨率为 10 位，那么 PW 瞰的频率也就是开关电源的工作频率为16000000/1024=15625(Hz)。在音频范围之内，且开关电源工作在这个频率下显然不够。取 PWM辨率为 9 位，这次开关电源的工作频率为 16000000/512=32768(Hz),在音频范围外，可以用，但距离现代开关电源的工作频率还有一定距离.不过必须注意，9 位分辨率是说功率管导通-关断这个周期中，可以分成 512 份，单就导通而言，假定占空比为 0.5，则只能分成 256 份.考虑到脉冲宽度与电源的输出并非线性关系，需要至少再打个对折，也就是说，电源输出最多只能控制到 1/128,无论负载变化还是网电源电压变化，控制的程度只能到此为止.还要注意，上面所述只有一个 PW 眼，是单端工作.如果要推挽工作(包括半桥)，那就需要两个 PW眼，上述控制精度还要减半，只能控制到约 1/64.