PWM控制的案例
097-壓電型先導(dǎo)閥數(shù)學(xué)模型及PWM控制仿真研究
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097-壓電型先導(dǎo)閥數(shù)學(xué)模型及PWM控制仿真研究.part2.rar
097-壓電型先導(dǎo)閥數(shù)學(xué)模型及PWM控制仿真研究.part3.rar
淺析PWM控制電機轉(zhuǎn)速的原理
下面這個圖可以更直觀的理解：
PWM原理
關(guān)于PWM的原理請參照這篇文章：PWM原理及其應(yīng)用。
通過上文大概知道，通過PWM控制電機速度，實際上是控制供電電流的大小來實現(xiàn)。
通電導(dǎo)線在磁場中受到的力稱為安培力，而安培力的公式：F=BIL。
其中，F(xiàn)是受力大小，I是電流大小，L是導(dǎo)線長度。在其他條件不變的情況下，控制其通過的電流即控制安培力的大小。
電機的電阻R 是基本不變的，那么電流 I = U/R，F(xiàn)= BLU/R。
在R B L不變的情況，控制安培力的大小，本質(zhì)就是修改供電電壓的大小。
我們也就知道，控制電機轉(zhuǎn)速的本質(zhì)就是給電機供不同的供電電壓，電壓越大，電機轉(zhuǎn)速越快。
而PWM的本質(zhì)就是脈寬調(diào)制，通過輸出不同的占空比，從而將直流電壓轉(zhuǎn)換成不同電壓值的模擬信號。
控制電機速度
占空比可以實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，我們知道，占空比是高電平在一個周期之中的比值，高電平的所占的比值越大，占空比就越大，對于直流電機來講，電機輸出端引腳是高電平電機就可以轉(zhuǎn)動，當(dāng)輸出端高電平時，電機會轉(zhuǎn)動，但是是一點一點的提速，在高電平突然轉(zhuǎn)向低電平時，電機由于電感有防止電流突變的作用是不會停止的，會保持這原有的轉(zhuǎn)速，以此往復(fù)，電機的轉(zhuǎn)速就是周期內(nèi)輸出的平均電壓值，所以實質(zhì)上我們調(diào)速是將電機處于一種，似停非停，似全速轉(zhuǎn)動又非全速轉(zhuǎn)動的狀態(tài)，那么在一個周期的平均速度就是我們占空比調(diào)出來的速度了。
總結(jié)
在電機控制中，電壓越大，電機轉(zhuǎn)速越快，而通過PWM輸出不同的模擬電壓，便可以使電機達到不同的輸出轉(zhuǎn)速。
當(dāng)然，在電機控制中，不同的電機都有其適應(yīng)的頻率 頻率太低會導(dǎo)致運動不穩(wěn)定，如果頻率剛好在人耳聽覺范圍，有時還會聽到呼嘯聲。
展開 【技術(shù)貼】基于AVL EXCITE M軟件的PWM逆變器對電機噪聲影響分析
a.不包涵PWM控制 b.包涵PWM控制
圖19 殼體表面振動云圖
04
小結(jié)
基于AVL EXCITE M可進行詳細的電機動力學(xué)仿真，在考慮電機扭矩轉(zhuǎn)速控制的基礎(chǔ)上同時兼顧PWM影響。支持用戶進行相應(yīng)的PWM控制策略的影響研究。本文中簡要介紹了如何在AVL EXCITE M中進行SVPWM控制下的噪聲分析，后續(xù)在用戶大會中將有詳細不同SVPWM、DPWM控制方式對于電機噪聲分析的影響研究報告。
PWM控制原理和檢修
點擊關(guān)注，文章末尾有福利
詳解PWM原理、頻率與占空比
什么是PWM
脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。
pwm的頻率：
是指1秒鐘內(nèi)信號從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)(一個周期)；
也就是說一秒鐘PWM有多少個周期。
單位：Hz
表示方式：50Hz 100Hz
pwm的周期：
T=1/f周期=1/頻率
50Hz = 20ms 一個周期
如果頻率為50Hz ，也就是說一個周期是20ms 那么一秒鐘就有 50次PWM周期。
占空比：
是一個脈沖周期內(nèi)，高電平的時間與整個周期時間的比例。
單位： % (0%-100%)
表示方式：20%
周期：一個脈沖信號的時間
1s內(nèi)測周期次數(shù)等于頻率
脈寬時間：高電平時間
上圖中脈寬時間占總周期時間的比例，就是占空比
比方說周期的時間是10毫秒，脈寬時間是8毫秒 那么低電平時間就是2毫秒，總的占空比 8除以十等于百分之八十，這就是占空比為百分之八十的脈沖信號。
而我們知道PWM就是脈沖寬度調(diào)制通過調(diào)節(jié)占空比，就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度(脈寬時間) 而頻率，就是單位時間內(nèi)脈沖信號的次數(shù)，頻率越大；
以20Hz 占空比為80% 舉例 就是1秒鐘之內(nèi)輸出了20次脈沖信號 每次的高電平時間為40毫秒。
展開 
基于AVL EXCITE M軟件的PWM逆變器對電機噪聲影響分析
a.不包涵PWM控制 b.包涵PWM控制
圖19 殼體表面振動云圖
04
小結(jié)
基于AVL EXCITE M可進行詳細的電機動力學(xué)仿真，在考慮電機扭矩轉(zhuǎn)速控制的基礎(chǔ)上同時兼顧PWM影響。支持用戶進行相應(yīng)的PWM控制策略的影響研究。本文中簡要介紹了如何在AVL EXCITE M中進行SVPWM控制下的噪聲分析，后續(xù)在今年用戶大會中將有詳細不同SVPWM、DPWM控制方式對于電機噪聲分析的影響研究報告。
PWM控制原理和檢修
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詳解PWM原理、頻率與占空比
什么是PWM
脈沖寬度調(diào)制(PWM)，是英文“Pulse Width Modulation”的縮寫，簡稱脈寬調(diào)制，是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。
pwm的頻率：
是指1秒鐘內(nèi)信號從高電平到低電平再回到高電平的次數(shù)(一個周期)；
也就是說一秒鐘PWM有多少個周期。
單位：Hz
表示方式：50Hz 100Hz
pwm的周期：
T=1/f周期=1/頻率
50Hz = 20ms 一個周期
如果頻率為50Hz ，也就是說一個周期是20ms 那么一秒鐘就有 50次PWM周期。
占空比：
是一個脈沖周期內(nèi)，高電平的時間與整個周期時間的比例。
單位： % (0%-100%)
表示方式：20%
周期：一個脈沖信號的時間
1s內(nèi)測周期次數(shù)等于頻率
脈寬時間：高電平時間
上圖中脈寬時間占總周期時間的比例，就是占空比
比方說周期的時間是10毫秒，脈寬時間是8毫秒 那么低電平時間就是2毫秒，總的占空比 8除以十等于百分之八十，這就是占空比為百分之八十的脈沖信號。
而我們知道PWM就是脈沖寬度調(diào)制通過調(diào)節(jié)占空比，就可以調(diào)節(jié)脈沖寬度(脈寬時間) 而頻率，就是單位時間內(nèi)脈沖信號的次數(shù)，頻率越大；
以20Hz 占空比為80% 舉例 就是1秒鐘之內(nèi)輸出了20次脈沖信號 每次的高電平時間為40毫秒。
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事實上，PWM電路已經(jīng)肩負起了電壓整流的工作。輸入電壓在經(jīng)過開關(guān)管之前將會再次校正，而 且進入變壓器的電壓已經(jīng)成為方形波。所以，變壓器輸出的波形也是方形波，而不是正弦波。由于此時波形已經(jīng)是方形波，所以電壓可以輕而易舉的被變壓器轉(zhuǎn)換為 DC直流電壓。也就是說，當(dāng)電壓被變壓器重新校正之后，輸出電壓已經(jīng)變成了DC直流電壓。這就是為什么很多時候開關(guān)電源經(jīng)常會被稱之為DC-DC轉(zhuǎn)換器。
饋送PWM控制電路的回路負責(zé)所有需要的調(diào)節(jié)功能。如果輸出電壓錯誤時，PWM控制電路就會改變工作周期的控制信號以適應(yīng)變壓器，最終將輸出電壓校正過來。這種情況經(jīng)常會發(fā)生在PC功耗升高的時，此時輸出電壓趨于下降，或者PC功耗下降的時，此時輸出電壓趨于上升。
在看下一頁時，我們有必要了解一下以下信息：
★在變壓器之前的所有電路及模塊稱為“primary”（一次側(cè)），在變壓器之后的所有電路及模塊稱為“secondary”（二次側(cè)）；
★采用主動式PFC設(shè)計的電源不具備110 V/ 220 V轉(zhuǎn)換器，同時也沒有電壓倍壓器；
★對于沒有PFC電路的電源而言，如果110 V / 220 V被設(shè)定為110 V時，電流在進入整流橋之前，電源本身將會利用電壓倍壓器將110 V提升至220 V左右；
★PC電源上的開關(guān)管由一對功率MOSFET管構(gòu)成，當(dāng)然也有其他的組合方式，之后我們將會詳解；
★變壓器所需波形為方形波，所以通過變壓器后的電壓波形都是方形波，而非正弦波；
★PWM控制電流往往都是集成電路，通常是通過一個小的變壓器與一次側(cè)隔離，而有時候也可能是通過耦合芯片（一種很小的帶有LED和光電晶體管的IC芯片）和一次側(cè)隔離；
★PWM控制電路是根據(jù)電源的輸出負載情況來控制電源的開關(guān)管的閉合的。
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以下是這五種模式的設(shè)計圖：
單端正激（Single-transistor forward configuration）
雙管正激（Two-transistor forward configuration）
半橋（Half bridge configuration）
全橋（Full bridge configuration）
推挽（Push-pull configuration）
8、變壓器和PWM控制電路
● 變壓器和PWM控制電路
先前我們已經(jīng)提到，PC電源一般都會配備3個變壓器：個頭最大的那顆是之前圖3、4和圖19-23上標(biāo)示出來的主變壓器，它的一次側(cè)與開關(guān)管相連，二次側(cè)與整流電路與濾波電路相連，可以提供電源的低壓直流輸出（+12V，+5V，+3.3V，-12V，-5V）。
最小的那顆變壓器負載+5VSB輸出，通常也成為待機變壓器，隨時處于“待命狀態(tài)”，因為這部分輸出始終是開啟的，即便是PC電源處于關(guān)閉狀態(tài)也是如此。
第三個變壓器是隔離器，將PWM控制電路和開關(guān)管相連。并不是所有的電源都會裝備這個變壓器，因為有些電源往往會配備具備相同功能的光耦整合電路。
變壓器
這臺電源采用的是光耦整合電路，而不是變壓器
PWM控制電路基于一塊整合電路。一般情況下，沒有裝備主動式PFC的電源都會采用TL494整合電路（下圖26中采用的是可兼容的 DBL494整合芯片）。具備主動式PFC電路的電源里，有時候也會采用一種用來取代PWM芯片和PFC控制電路的芯片。CM6800芯片就是一個很好的 例子，它可以很好的集成PWM芯片和PFC控制電路的所有功能。
展開 行業(yè)標(biāo)準IN／IN數(shù)字控制接口的雙通道H橋電流控制電機驅(qū)動器-SS8844T
雙通道H橋驅(qū)動器（用于電機控制）結(jié)構(gòu)組成：其核心是兩個獨立的H橋電路。每個H橋由四個開關(guān)元件（通常是MOSFET）構(gòu)成，分為上、下橋臂。電機連接在兩個橋臂的中點之間。雙通道設(shè)計意味著可以獨立控制兩個直流電機。
工作原理：
正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)：通過控制對角線上的一對開關(guān)管導(dǎo)通（如左上+右下），另一對關(guān)閉，來改變流過電機的電流方向，從而實現(xiàn)電機的正反轉(zhuǎn)。
調(diào)速：采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)，通過快速開關(guān)MOSFET來改變電機兩端的平均電壓，從而無級調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速。
制動：將電機的兩端短接（如同側(cè)的上橋臂和下橋臂同時導(dǎo)通），利用電機的反電動勢產(chǎn)生制動力矩，使其快速停止。
自由停止：關(guān)閉所有開關(guān)管，電機依靠慣性滑行至停止。
由工采網(wǎng)代理的SS8844T是一款四通道1/2H橋驅(qū)動芯片，提供四個可獨立控制的1/2H橋啟動器；可被用于驅(qū)動兩個DC電機、一個步進電機、四個螺線管或者其它負載；針對每個通道的輸出驅(qū)動器通道由在一個1/2H橋配置中進行配置的N通道功率MOSFET組成。
該芯片采用PWM控制方式，工作電壓范圍：8V～40V；內(nèi)置3.3V基準電壓；連續(xù)輸出電流2.5A；峰值電可達4.0A；導(dǎo)通阻抗0.35Ω；具備四個獨立控制的1/2H橋啟動器，可驅(qū)動多種負載，如兩個DC電機、一個步進電機或四個螺線管等。每個通道的輸出驅(qū)動器通道采用N通道功率MOSFET組成，確保高效穩(wěn)定的驅(qū)動性能。
輸入可以用PWM控制，例如，控制DC電機的轉(zhuǎn)速。當(dāng)使用PWM控制電感繞組時，輸出斬波電流，電機的感性決定了其需要持續(xù)的電流，稱之為循環(huán)電流。H橋可以工作于2種不同的模式來處理這循環(huán)電流，fast-decay或slow-decay。在fast-decay模式中，H橋是關(guān)斷的，通過寄生二極管來續(xù)流。
展開 基于FPGA的步進電機控制系統(tǒng)的設(shè)計方案
因此電流按線性規(guī)律變化的細分方式使得細分后的每一小步的控制精度不相等。而如果按等步距角細分，則細分后的步距角為：
如果在控制電路中嚴格按照電流分配系數(shù)來控制各個通電狀態(tài)，則能夠保證細分后的每一小步的控制精度相等。因此本文采用按等步距角的細分方式。
2 步進電機細分控制硬件的實現(xiàn)
為了實現(xiàn)步進電機的等步距角細分，本文采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）的方式來實現(xiàn)。PWM 就是對逆變電路開關(guān)器件的通斷進行控制，使輸出端得到一系列幅值相等的脈沖。這些脈沖綜合在一起即可形成等效的正弦波、方波等預(yù)期的波形。而等效輸出波形的質(zhì)量與脈沖的步距有關(guān)，即同一時刻輸出的PWM路數(shù)越多，則脈沖密度越高，則輸出等效波形的質(zhì)量就越好。而傳統(tǒng)的步進電機控制系統(tǒng)多采用單片機作為微處理器，而單片機是單線程的微處理器，同一時刻只能執(zhí)行一條命令，也即是同一時刻只能產(chǎn)生一路PWM信號，因此輸出波形質(zhì)量較差，從而導(dǎo)致步進電機的控制精度偏低。而FPGA的運算速度遠遠高于單片機的運算速度，且通過模塊化設(shè)計可以使其處于多線程工作模式，即可以同時產(chǎn)生多路PWM信號，提高了輸出等效波形的質(zhì)量。本文中選取Altera公司2004年推出了新款Cyclone Ⅱ系列FPGA器件作為開發(fā)平臺，同時輸出8路PWM信號，控制實現(xiàn)四相步進電機的16細分。同時利用串口模塊與上位機相連以實現(xiàn)人機交互。系統(tǒng)原理圖如圖4所示。
該控制系統(tǒng)中采用總線控制方式，利用片選信號依次控制4路PWM鎖存器的通斷，這樣可以簡化硬件電路和軟件設(shè)計。以A相控制為例，當(dāng)片選A為高電平而其他幾路片選為低時，A 路PWM 鎖存器工作而其他幾路PWM鎖存器休眠。根據(jù)公式（8）計算出細分的電流分配系數(shù)，進而轉(zhuǎn)化成控制PWM信號的占空比，同時開通幾路鎖存器，通過鎖存器輸出驅(qū)動步進電機。
展開 通信協(xié)議難懂搞不定？來看這些
1、SPI傳輸
圖1 SPI輸出傳輸
圖2 SPI數(shù)據(jù)傳輸（2）
圖3 SPI時序信號
2、I2C傳輸
圖4 I2C總線及尋址方式
3、UART傳輸
圖5 PC上通過UART調(diào)試MCU
圖6 RS-232通過電平轉(zhuǎn)換芯片與MCU通訊
4、紅外控制
圖7 紅外控制信號也是一個串行通訊信號
圖8 紅外信號接收與放大整形電路
圖9 紅外接收光電管控制繼電器電路
5、串并轉(zhuǎn)換電路
圖10 串入、并出移位寄存器
圖11 由八個D寄存器組成的移位寄存器
圖12 串行傳輸示意圖
6、其他動圖
圖13 PWM控制LED亮度
圖14 PWM控制LED亮度
圖15 調(diào)幅與調(diào)頻信號
圖16 相位調(diào)制信號
圖17 方波邊沿抖動波形
展開 
干貨｜小功率開關(guān)電源設(shè)計實戰(zhàn)
采用電流互感器采樣，使控制電路與主電路隔離，同時與電阻采樣相比降低了功耗，有利于提高整個電源的效率。
圖6-2 電流反饋電路
電壓反饋電路如圖6-3所示。輸出電壓通過集成穩(wěn)壓器TL431和光電耦合器反饋到UC3842的①腳，調(diào)節(jié)R1、 R2的分壓比可設(shè)定和調(diào)節(jié)輸出電壓，達到較高的穩(wěn)壓精度。如果輸出電壓Uo升高，則集成穩(wěn)壓器TL431的陰極到陽極的電流增大，使光電耦合器輸出的三極管電流增大，即UC3842①腳對地的分流變大，UC3842的輸出脈寬相應(yīng)變窄，輸出電壓Uo減小。同樣, 如果輸出電壓Uo減小，則可通過反饋調(diào)節(jié)使之升高。
圖6-3 電壓反饋電路
4) 保護電路的設(shè)計
圖6-4所示為變壓器過熱保護電路，NTC為測變壓器溫度的一個負溫度系數(shù)的熱敏電阻。由NTC、 R2、 運放A1構(gòu)成滯環(huán)比較器。在正常工作時，變壓器溫度正常，NTC的阻值較大，運放A1兩輸入端電壓U+<u－，輸出為零；當(dāng)變壓器異常，溫度上升到設(shè)定值時，運放a1輸出高電平，并送到pwm控制芯片使輸出脈沖關(guān)斷。 圖6-5所示為輸出過電壓保護電路。穩(wěn)壓管vs的擊穿電壓稍大于輸出電壓額定值，輸出正常時，vs不導(dǎo)通，晶閘管v的門極電壓為零，不導(dǎo)通。當(dāng)輸出過壓時，vs擊穿，v受觸發(fā)導(dǎo)通，使光電耦合器輸出三極管電流增大，通過uc3842控制開關(guān)管關(guān)斷。< span=""></u－，輸出為零；當(dāng)變壓器異常，溫度上升到設(shè)定值時，運放a1輸出高電平，并送到pwm控制芯片使輸出脈沖關(guān)斷。 圖6-5所示為輸出過電壓保護電路。穩(wěn)壓管vs的擊穿電壓稍大于輸出電壓額定值，輸出正常時，vs不導(dǎo)通，晶閘管v的門極電壓為零，不導(dǎo)通。
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其他動圖
▲ 圖13 PWM控制LED亮度
▲ 圖14 PWM控制LED亮度
▲ 圖15 調(diào)幅與調(diào)頻信號
▲ 圖16 相位調(diào)制信號
▲ 圖17 方波邊沿抖動波形
干貨｜看動圖了解各種常用通信協(xié)議原理
串并轉(zhuǎn)換電路
▲ 圖1.5.1 串入、并出移位寄存器
▲ 圖1.5.2 由八個D寄存器組成的移位寄存器
▲ 圖1.5.4 串行傳輸示意圖
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其他波形動畫
▲ 圖1.6.1 PWM控制LED亮度
▲ 圖1.6.2 PWM控制LED亮度
▲ 圖1.6.3 調(diào)幅與調(diào)頻信號
▲ 圖1.6.4 相位調(diào)制信號
▲ 圖1.6.5 方波邊沿抖動波形
應(yīng)用在全局調(diào)光背光技術(shù)(FALD)中的MiniLED背光
由工采網(wǎng)代理的臺灣旺泓推出的Mini背光 - WH5436是一款專用于LED顯示屏的低壓差、高精度16位灰度RGB LED恒流驅(qū)動芯片；可以根據(jù)輸入的數(shù)據(jù)發(fā)生灰度，更易形成深層次灰度，顯示高品質(zhì)畫面；具有點校正、高灰度等級PWM控制等特點。
產(chǎn)品描述：
WH5436芯片的輸入電壓范圍值：3V～5V，提供16個恒定電流源，可以在每個輸出級提供3-80mA的恒定電流量以驅(qū)動LED。所有內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器；點校正寄存器和錯誤狀態(tài)信息都通過串行接口存取，灰度寄存器；
每個通道可用PWM方式根據(jù)內(nèi)部灰度寄存器的值進行灰度控制；且驅(qū)動電流的叫大值可通過片外電阻設(shè)定；串行時鐘頻率32MHz片間電流誤差一般在±6％以內(nèi)，位間電流誤差一般在±4％以內(nèi)。
集中發(fā)生PWM進行灰度控制，可編程邏輯芯片或高速CPU只需要處置緩存管理、灰度和點校正數(shù)據(jù)的輸出，設(shè)計復(fù)雜度降低，且由于PWM灰度控制與數(shù)據(jù)串行移出無關(guān)，可很方便地獲得較高幀頻，取得很好的動態(tài)顯示效果。
在MiniLED背光領(lǐng)域，臺灣旺泓便是其中的佼佼者之一。了解更多關(guān)于臺灣旺MiniLED背光的技術(shù)應(yīng)用，請聯(lián)系：133 9280 5792(微信同號)
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