PWM原理与应用：详细解析频率和占空比的作用

发布时间：2022-07-21

来源：罗姆半导体社区 (https://rohm.eefocus.com)

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PWM（Pulse Width Modulation）是一种利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的有效技术。它在测量、通信、功率控制和变换等领域中得到广泛应用。

PWM的频率：指每秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，单位是赫兹（Hz）。例如，50Hz表示1秒钟内有50个完整的PWM周期。

PWM的周期：是指一个脉冲信号的时间，也可以定义为一个周期内的高电平时间加上低电平时间。周期与频率之间满足关系：周期 = 1 / 频率。例如，频率为50Hz的周期为20毫秒。

占空比：是一个脉冲周期内，高电平所占的时间与整个周期时间的比例，以百分比表示。举例来说，20%的占空比表示高电平时间占总周期时间的20%。

通过改变占空比和频率，可以调节PWM输出的有效电压或控制设备的转速。在单片机中，PWM通过改变IO口输出方波的占空比来模拟成不同的模拟电压信号。通过阻容变换电路，可以将这些输出信号转换为所需的模拟电压。

在实际应用中，PWM信号的频率和占空比对于不同设备有不同的影响。例如，在LED呼吸灯中，高于50Hz的频率就会让人眼感觉到常亮的灯光。而在电机控制中，占空比可以实现对转速的调节，通过控制周期内输出的平均电压值来改变电机的转速。

对于舵机控制，通常使用50Hz的频率和0.5ms至2.5ms范围内的高电平时间来控制舵机的转角。例如，180度舵机可以通过设置0.5ms到2.5ms的高电平时间来控制0度到180度的转角。

总而言之，PWM是一种通过改变占空比和频率来调节输出的有效电压、控制设备的转速或控制舵机转角的技术。