PWM有著非常廣泛的應用，如直流電機的無級調速、開關電源、逆變器等。我個人認為，要完全理解或掌握模擬電路并有所突破，就要徹底理解這三個知識點：

1、PWM

2、電感

3、紋波

PWM是一種技術手段，PWM波就是在這種技術手段控制下的脈沖波。如果你不了解它，你就無法掌握PWM波。

如下圖所示，這個比喻非常形象、恰當。希望能對正在學習的朋友有所幫助，有所啟發。

PWM的全稱Pulse Width Modulation：脈沖寬度調制(通俗地說就是調節脈沖的寬度)，是電子電力應用中非常重要的一種控制技術。在了解TA之前，我們先了解幾個概念。

脈沖波的基本信息如下圖所示：

1、脈沖周期T：單位為時間，如納秒ns、微秒μs、毫秒ms等。

2、脈沖頻率f：單位為赫茲、千赫kHz等，與脈沖周期成反比關系，即f=1/T。

3、脈沖寬度W：簡稱脈沖寬度，是脈沖高電平的持續時間，而單位是時間，如納秒ns、微秒μs、毫秒ms等。

4、占空比D：脈沖寬度除以脈沖周期得到的值，用百分比表示，如50%，也常用小數或分數表示，如0.5或1/2。

上面的關系是下圖中所列的公式：

工程應用中的PWM波是一種幅值和周期(或頻率)恒定、脈寬(或占空比)可調的脈沖波。接下來，讓我們來了解一下什么是PWM波？當我們要控制一臺直流電動機的轉速時，可以改變它兩端的電壓，但這種方法有很大的局限性。可調直流穩壓電源結構復雜，成本高，應用非常不現實。所以我們使用另一種控制方法：電壓源→驅動器→直流電機，電壓源提供直流電壓，不同的驅動器控制不同的直流電機，應用非常靈活，而驅動器對電機的速度控制是采用PWM。

可調直流電源控制和PWM控制都可以調節轉速，那么它們有什么共同點呢?

如下圖所示，當電機轉速相同時，紅色代表驅動器輸出的幅值恒定的PWM波，藍色代表可調直流電源的輸出電壓，兩者都是直接加到負載上的。

由上可知：

當PWM波的占空比較大時，對應的直流電壓更接近PWM波的幅值。相反，它越接近0V。周期性紅色PWM波脈寬下的矩形面積之和等于藍色直流電壓的面積，也就是說，伏秒積相等：

U紅(幅值) × ton = U藍 × T

兩端同時除以T，得到如下關系式：

U紅(振幅)×占空比=U藍

例如，當PWM波的幅度為24V，占空比為50%時，將12V的直流電壓加到電動機上所產生的效果是完全相同的，即轉速相同，即24V×50%=12V。

此外，由于滿足這種關系，PWM波的頻率可以是任意的。答案當然不是，如果頻率太低，電動機將不能平穩運行，具有較大的振動和噪音。如果頻率太高，驅動器的開關損耗就會大，甚至電機會發出噪音但是機子不轉。

一般以1k~30k的PWM頻率較為常見，也有數百Hz的。實際上，在測試過程中最好根據電機功率來確定合適的PWM頻率范圍。

下圖是實物測試，脈沖寬度是變化的，PWM波周期不變。

加的負載如下圖所示，這是對PWM控制電機調速的一次物理測試。有刷直流電機的PWM無級調速，其中LED并聯在電機的輸入端，其亮度反映電機轉速的變化。

要點：

PWM波實際上是一種脈沖寬度可連續調節的矩形脈沖波。

占空比實際上是脈沖寬度與脈沖周期的比值，是一個定量的數值，便于分析研究。當我們用占空比來表示的時候，就不會那么在意脈沖寬度了。

占空比調整就是脈寬調整，表現形式不同，但本質是一樣的。

PWM波滿足伏秒積計算：U紅(幅值)×占空比=U藍，其效果與直流電壓相同。

編輯：黃飛