【学习笔记】PWM 的原理与应用

简介

PWM Pulse Width Modulation 脉冲宽度调制，是一个电子工程学的概念，是一种功率控制技术，通过"开关量"的数字控制方式产生模拟量效果，精确地控制平均电压或功率水平。

周期 T：一个完整信号输出的时间，单位通常是 s
频率 f：1 / 周期 T，单位为 Hz。例如一个 1 kHz 的 PWM，其周期 T 为 1 / 1 kHz，即 0.001 s
占空比 Duty Cycle（D）：一个周期内，高电平占周期 T 的比例，用百分比表示。例如一个周期 4ms，其中高电平占 3ms，低电平占 1ms，则占空比为 75%

PWM 频率是固定的，只变"高电平时间"（脉宽），通过占空比来控制"平均输出"。

通过开关快速打开关闭来模拟连续的电压 / 功率。占空比越大 → 平均电压越高 → 负载得到的功率越大。

假设现在有电压 V 为 10v，PWM 输出只有高 1 和低 0，平均输出电压的公式为 V_avg = V * D，

当 D 为 0% 时，V_avg = V * D = 10v * 0 = 0v

当 D 为 50% 时，V_avg = V * D = 10v * 0.5 = 5v

当 D 为 100% 时，V_avg = V * D = 10v * 1 = 10v

以硬件实现方式为例，在 mcu 内部有一个计数器，该计数器有两个关键寄存器，分别是：

计数器从0开始，逐个周期地向上计数。在此过程中，它会不断将当前计数值 CNT 与 CCR 和ARR 中的设定值进行比较。