完善资料让更多小伙伴认识你，还能领取20积分哦， 立即完善>
3天内不再提示
电子发烧友论坛|
PWM（脉冲宽度调制）是用脉冲来输出模拟信号的一种技术，其通过对一系列脉冲的宽度进行调制，以产生等效的目标波形，广泛应用于测量、通信、开关电源、电机控制等领域。本文将对PWM技术的基本控制原理以及常见的电路应用进行分享。 一、PWM基本控制原理 1、理论基础 面积等效原理：冲量相等而形状不同的窄脉冲作用在具有惯性的环节上时，其作用效果基本相同。其中“冲量”是指窄脉冲的面积，而“效果基本相同”是指环节的输出响应波形基本相同。 
将图中所示电压窄脉冲，分别作用在一阶惯性环节（下图(a)）上，各窄脉冲的输出电流i(t)响应波形如下图（b）所示。
可以看出在最初暂态时，它们的响应波形略有差别，但后续的响应波形则完全一致。所施加的脉冲越窄，输出响应的波形差异越小。如果周期性地施加上述脉冲，则响应也是周期性的。用傅里叶级数进行响应信号分解后可知，响应在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。 2、控制原理 基于面积等效原理，PWM通过对一系列脉冲宽度进行调制，产生与目标波形脉冲冲量相等的窄脉冲波形，从而实现目标波形（含形状和幅值）的等效。这里以常用的正弦半波等效为例进行调制过程介绍：
首先，将正弦半波均等分割成N个相连的宽度相等幅值不同的脉冲。然后，用N个等幅不等宽的矩形脉冲对其进行代替，矩形脉冲的中点与相应正弦波脉冲的中点重合，且两者面积（冲量）相等。这样，即可获得与正弦半波等效的一系列PWM波形——SPWM波形，SPWM波形的脉冲宽度按正弦规律变化。 除了正弦波外，PWM技术还可对直流以及非正弦交流等波形进行等效，其基本原理与SPWM控制相同，都是基于面积等效原理。 二、PWM技术应用 PWM斩波电路与PWM逆变电路是PWM技术的最典型的两种电路应用。 目前，实际应用的逆变电路中绝大部分是PWM型，而在直流电动机调速中PWM斩波电路得到了广泛应用。此外，基于PWM技术的斩控式交流调压电路和矩阵式变频电路在交流-交流变换领域中均有应用。下面对典型的直流斩波电路以及PWM逆变电路进行介绍。 1、直流斩波电路 常用的直流斩波电路有：Buck电路、Boost电路、Buck-Boost电路、Cuk斩波电路以及Sepic斩波电路等。 这里以Buck直流斩波电路为例进行讲解，电路结构如下图所示：
图中：V为全控型器件，D为续流二极管。 当器件处于导通状态时，电源向负载供电，并给电容充电，二极管电压VD=Vin；当器件处于关断状态时，电容给负载供电，二极管电压近似为0。若周期性的给开关器件开通与关断信号，输出电压波形如右图所示。电源在导通时间ton内被接通，在关断时间T- ton内被截断，因此也称为斩波。输出电压的平均值为：
可见，直流斩波电路可以通过调节开关器件的开通与关断时间，从而调节输出电压平均值，获得所需的直流电压波形。 2、PWM逆变电路 常用的PWM逆变电路控制方法有计算法与调制法两种。其中，计算法过程繁琐且当输出正弦波形变化时需要重新进行计算，因此常用调制法进行PWM逆变电路控制。 下面对单相桥式逆变电路的SPWM调制过程以及三相桥式逆变电路的SVPWM调制过程进行讲解。 ▍单相桥式逆变电路 将期望的输出信号作为调制信号，采用等腰三角波或锯齿波作为载波信号，以两种信号的交点控制开关器件的通断，将得到一系列宽度正比于信号波幅值的PWM脉冲。具体调制过程如下：
在调制信号ur正半周时：开关器件V1保持导通，V2与V3保持关断，V4根据调制波与载波之间的关系交替导通。当|Ur|＞|Uc|时，V4开通，负载电压Uo=Ud；当|Ur|＜|Uc|时，V4关断，负载电流将通过二极管D3续流，此时负载电压Uo=0。输出电压Uo为0和Ud电平交替的波形。 在调制信号ur负半周时：开关器件V2保持导通，V1与V4保持关断，V3根据调制波与载波之间的关系交替导通。当|Ur|＞|Uc|时，V3开通，负载电压Uo=-Ud；当|Ur|＜|Uc|时，V3关断，D4续流，此时负载电压Uo=0。输出电压Uo为0和-Ud电平交替的波形。 在调制信号波ur一个整周期内，逆变器输出的PWM波形由±Ud和0三种电平构成。 ▍三相桥式逆变电路
除了上述的SPWM正弦脉冲宽度调制技术外，SVPWM空间矢量脉宽调制技术在电机控制领域中也十分常用。SPWM是通过在电机定子中通入相位互差120°的正弦波，从而在空间上产生一个旋转磁动势带动转子旋转。而SVPWM的则是通过设置开关管的通断在电机中形成一个旋转的电压矢量，从而产生一个旋转的磁动势。 SVPWM的具体实施方法如下：电路由六个开关器件构成，上下管为一组形成三个半桥电路，同一半桥的上下桥臂不能同时导通或断开。定义上桥臂导通，下桥臂关断时状态为1，上桥臂关断，下桥臂导通时状态为0，则可以得到8种电压状态（000、100、110、010、011、001、101、111）。其中，000与111为零矢量，其他六种为非零电压矢量，将空间电压矢量图划分为6个扇区。
SVPWM的实现过程中：首先，根据转子的位置和采集的电流数据来确定需要给定的Uα和Uβ值，接着确定由Uα和Uβ合成的电压U所处的扇区。然后，根据确定的扇区选择合成电压U所需的电压矢量（U1~U6），并依据矢量合成的关系计算出开关器件的保持时间。最后，根据这些计算结果控制开关器件的通断，以实现预期的电压U输出。
三、常用拓扑调制方式 若将PWM控制技术应用于不同的电力拓扑，控制信号的调制方式会有所差异。 常用的调制方式包括：移相调制、脉冲频率调制、脉冲宽度调制、单极性倍频调制和双极性调制等，这些调制方式在PPEC数字电源控制芯片中均有成熟的封装可直接应用，为数字电源研发提供了高效、稳定、可靠的解决方案。 接下来我们对部分常用电力拓扑的调制方式进行介绍： ▍移相全桥拓扑：采用移相调制方式，通过调节桥臂开关器件PWM信号的相位差（即移相角），改变原边输出电压占空比，从达到调节输出电压的目的。
▍LC串联谐振拓扑：采用脉冲频率调制方式，通过控制PWM信号的频率fs 实现输出电压的调节。在实际应用中常工作于0~0.5倍谐振频率fr模式以及开关频率fs高于谐振频率fr模式。
▍LLC谐振拓扑：常采用脉冲频率调制方式，通过控制PWM信号的频率fs实现输出电压的调节。变换器常工作于欠谐振模式、准谐振模式及过谐振模式。
▍逆变/整流拓扑：常采用单极倍频调制及双极性调制方式。单极倍频调制采用两个基波信号（ug 、-ug）与载波信号交截得到两个调制信号，两个信号相互作用产生单极倍频调制信号。双极性调制信号由一个基波与载波交截产生，其波形在半个基波周期内有正有负。
▍buck-boost拓扑：常采用脉冲宽度调制（PWM）及脉冲频率调制（PFM）方式。PWM采用恒定的开关频率，通过调节脉冲宽度(占空比)的方法来实现输出电压调节。PFM通过调节开关频率以实现输出电压调节。 PWM技术的基本控制原理以及常见的电路应用就分享到这里了。需要注意的是，尽管PWM控制技术简化了电力变换过程，具有稳定性好、效率高、可靠性高等优点，但PWM技术的实现对开关器件的要求较高且电路噪声较大。因此，在应用中大家要根据实际需求选择合适的控制方式。 
0
|
|
|
|
|
只有小组成员才能发言，加入小组>>
57个成员聚集在这个小组
加入小组基于PPEC32系列多拓扑通用型ARM芯片的车载DCDC应用方案
653 浏览 0 评论
361 浏览 0 评论
2981 浏览 0 评论
890 浏览 0 评论
750 浏览 0 评论
2270浏览 2评论
33538浏览 1评论
646浏览 1评论
865浏览 1评论
2411浏览 1评论
/8 
关注我们的微信
下载发烧友APP
电子发烧友观察
版权所有 ? 湖南华秋数字科技有限公司
电子发烧友 （电路图） 湘公网安备 43011202000918 号 电信与信息服务业务经营许可证：合字B2-20210191
工商网监
湘ICP备2023018690号
| 神龙见首不见尾是什么意思 | 心脏窦性心律什么意思 | 什么能减肚子上的脂肪 | 枇杷什么味道 | 2月3日什么星座 |
| 七月二十六是什么星座 | 古着店是什么意思 | 人为什么要穿衣服 | 一张张什么 | 死去活来是什么生肖 |
| 科学的尽头是什么 | 牛肉馅配什么菜包饺子好吃 | 肠胃紊乱什么症状 | 崩溃是什么意思 | 女方什么人不能送亲 |
| 长期喝枸杞水有什么好处和坏处 | 爱马仕是什么意思 | 迪丽热巴是什么族 | 血糖高饮食需要注意什么 | 肝属于五行中的什么 |
| 回声不均匀是什么意思hcv8jop6ns7r.cn | 尿频尿急吃什么药比较好hcv7jop6ns4r.cn | 胃热是什么原因引起的hcv8jop1ns7r.cn | 乌龟死了有什么预兆hcv8jop0ns9r.cn | 嘴唇上长水泡是什么原因520myf.com |
| 什么是扁平疣图片hcv9jop1ns6r.cn | 梦见怀孕是什么意思hcv7jop7ns3r.cn | 住院号是什么hcv8jop0ns1r.cn | 尿糖阳性是什么意思hcv7jop5ns0r.cn | 什么是隐血hcv8jop8ns2r.cn |
| 为什么13周不让建卡了hcv9jop5ns2r.cn | 来月经前头痛什么原因hcv8jop0ns1r.cn | 威士忌兑什么饮料好喝fenrenren.com | 蛋白粉适合什么人吃hcv8jop7ns6r.cn | 梦到自己拉大便是什么预兆hcv8jop3ns4r.cn |
| 普通感冒吃什么药zhongyiyatai.com | 水钻是什么材质hcv7jop4ns8r.cn | 咳嗽有痰吃什么药好得最快最有效hcv8jop8ns8r.cn | 梦见一坨屎是什么意思hcv9jop1ns6r.cn | 宫颈肥大是什么原因造成的hcv8jop4ns2r.cn |
2105
淘帖
925
