
【計】 duration time modulation; pulse duration modulation
脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)是一種通過調節脈沖信號的占空比來控制平均電壓或功率輸出的技術。其核心原理是在固定頻率下,改變高電平脈沖的持續時間(即脈寬),從而改變信號的平均值。例如,當占空比為50%時,輸出平均電壓為電源電壓的一半。
從工程應用角度,PWM技術廣泛應用于以下領域:
關鍵技術參數包括:
該技術符合國際電工委員會IEC 62040-3标準對電力調節系統的要求,其數學表達式可表示為: $$ V{avg} = frac{t{on}}{T} times V{peak} $$ 其中$t{on}$為導通時間,$T$為周期,$V_{peak}$為峰值電壓。
脈沖寬度調制(Pulse Width Modulation,PWM)是一種通過調節脈沖信號的導通時間(高電平時間)與周期時間的比例來控制輸出信號的技術。其核心在于保持信號頻率不變,僅改變脈沖的“寬度”(即高電平持續時間),從而調節平均電壓或功率輸出。以下是詳細解釋:
周期與占空比
輸出等效電壓
平均輸出電壓與占空比成正比:
$$
V{avg} = V{max} times D
$$
例如:電源電壓為12V,占空比50%時,等效平均電壓為6V。
數字信號模拟化
在數字系統中(如微控制器),PWM通過快速開關模拟連續電壓,無需傳統模拟電路,降低成本且抗幹擾強。
高效節能
開關器件(如MOS管)在導通和關斷時損耗極低,能量利用率可達90%以上。
電機調速
調節占空比可控制直流電機轉速或步進電機扭矩,如無人機、電動汽車驅動。
LED調光
通過改變PWM占空比調整LED亮度,避免模拟調光導緻的色溫偏移。
電源轉換
開關電源(如DC-DC轉換器)利用PWM調節輸出電壓,提升能效。
音頻合成
部分數字功放通過PWM将音頻信號編碼為脈沖序列,再濾波還原為模拟波形。
通過調整占空比,PWM在數字系統中實現了對模拟量的靈活控制,成為現代電子設備的核心技術之一。
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