物理自修系列(103)-脉宽调制技术

康师兄

一、鹧鸪天·咏PWM技术

脉动调宽巧策筹，微芯编码演鸿猷。

宽窄频变调玄律，高矮逻辑成妙谋。

光亮控，电机牛，节能高效胜王侯。

模拟世世千般控，皆在方波纹里收。

注：

PWM，全称为脉冲宽度调制，是一种对模拟信号电平进行数字编码的有效技术，利用数来控制模拟电路，通过改变一系列脉冲波的宽度（占空比） 来等效地获得所需的模拟电压或功率效果。

二、PWM工作原理

三角方波忙剪裁，占空比率自安排。

高低电位明白指，宽窄时空任意排。

调速度，控明皑，能效转换显奇才。

集成芯片神通广，数字模拟搭舞台。

注：

典型的脉宽调制是通过调节脉冲的宽度来调节输出信号的电流电压或波形。通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。如今许多微处理器芯片包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。

三、电路组成

1. 三角波发生器

三角载波势峥嵘，积分电路巧施工。

线性升降斜峰谷，周期往复若转蓬。

方波入，三角出，运放反馈控西东。

电子元件谐律动，仪器屏上绘奇峰。

2. PWM调制比较器

两路相逢比较宜，电压参差判高低。

载波三角绵绵起，信号调制款款依。

宽度变，占空移，脉宽变幻驭玄机。

细微电控乾坤里，一点灵犀万法宜。

3. IGBT器件三相驱动

三相桥臂势若虹，绝缘栅极驭蛟龙。

脉宽调制施玄法，载波三角织锦工。

U/V/W，电光融，相位差生旋疾风。

效能转换乾坤手，巧控交流大道通。

四、 PWM技术四大优点

模数开关驭电能，开通关断两清明。

线性热耗随风逝，高效节能大道行。

数字力，战鲲鹏，抗干扰性自坚凝。

微控制器藏妙术，寄存器配玄机生。

注：

① 高效节能：PWM控制的核心是开关模式。可大幅度功率器件的热损耗。

② 强大的驱动能力：数字信号更容易被放大，可以轻松控制大功率负载。

③ 抗干扰性强：数字信号相比模拟信号更不容易受到噪声干扰。

④ 易于实现：现代微控制器都内置了硬件PWM发生器，极大地简化了电路设计和软件编程。

五、PWM技术五大应用

脉动调宽妙无穷，占空比里控玄通。

电机调速匀似水，LED灯彩幻霓虹。

宽度变，控电机，开关逆变效能崇。

舵机角度调精准，万象千机一脉中。

注：

PWM技术五大应用场景：

①电机调速与控制。

② LED调光/调色。

③开关电源与逆变器。

④音频功放(D类放大器)。

⑤ 伺服控制，例如控制舵机的角度。

六、PWM在换流变压器中的应用

超高压线驭直流，换流变器立潮头。

整流逆变双枢纽，八百千伏贯九州。

晶闸管，控电流，脉宽调变展奇谋。

直流幻化交流电，三相三线织网稠。

注：

换流变压器是超高压直流输电工程中的整流、逆变两端接口的核心设备。在±800V的传输线终点，换流变压器中的IGBT组件通过PWM控制，将高直流变换成三相高压交流电 U. V. W。