學(xué)習(xí)情境八　PWM波輸出

8.1PWM波的產(chǎn)生原理

（1）硬件PWM電路的控制原理

PWM電路基本原理的依據(jù)是沖量相等而形狀不同的窄脈沖，加在具有慣性的環(huán)節(jié)上時(shí)其效果相同，如圖8-2所示。

圖8-2形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖

圖中，“沖量”指窄脈沖的面積；“效果基本相同”指環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)波形基本相同；f（t）為電壓窄脈沖，是電路的輸入；i（t）為輸出電流，是電路的響應(yīng)。

▲點(diǎn)擊全屏查看

PWM控制原理如圖8-3所示，將波形分為7等份，可由7個(gè)方波等效替代。脈寬調(diào)制的分類方法有多種，如單極性和雙極性、同步式和異步式、矩形波調(diào)制和正弦波調(diào)制等。單極性PWM控制法指在半個(gè)周期內(nèi)載波只在一個(gè)方向變換，所得PWM波形也只在一個(gè)方向變化，而雙極性PWM控制法在半個(gè)周期內(nèi)載波在兩個(gè)方向變化，所得PWM波形也在兩個(gè)方向變化。根據(jù)載波信號(hào)同調(diào)制信號(hào)是否保持同步，PWM控制又可分為同步調(diào)制和異步調(diào)制。矩形波脈寬調(diào)制的特點(diǎn)是輸出脈寬列是等寬的，只能控制一定次數(shù)的諧波，而正弦波脈寬調(diào)制的特點(diǎn)是輸出脈寬列是不等寬的，寬度按正弦規(guī)律變化，輸出波形接近正弦波。正弦波脈寬調(diào)制也叫SPWM。根據(jù)控制信號(hào)產(chǎn)生脈寬是該技術(shù)的關(guān)鍵，目前常用三角波比較法、滯環(huán)比較法和空間電壓矢量法。

在實(shí)際電路中，如圖8-4所示，采用三角波和正弦波相交獲得的PWM波形直接控制各個(gè)開關(guān)，可以得到脈沖寬度和各脈沖間的占空比可變的呈正弦變化的輸出脈沖電壓，能獲得理想的控制效果，輸出電流近似正弦波。

圖8-3用PWM波代替正弦波的過程

圖8-4獲取PWM的過程

▲點(diǎn)擊全屏查看

（2）PWM電路的作用

PWM電路的主要作用是將輸入電壓的振幅轉(zhuǎn)換成寬度一定的脈沖。一般Switching輸出電路只能輸出電壓振幅一定的信號(hào)，為了輸出類似正弦波之類電壓振幅變化的信號(hào)，必須將電壓振幅轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)。

高功率電路分別由PWM電路、Gate驅(qū)動(dòng)電路、Switching輸出電路構(gòu)成，其中PWM電路的主要作用是使三角波的振幅和指令信號(hào)進(jìn)行比較，同時(shí)輸出可以驅(qū)動(dòng)功率MOSFET的控制信號(hào)，通過該控制信號(hào)控制功率電路的輸出電壓。

（3）PWM電路的特點(diǎn)

PWM電路的特點(diǎn)是頻率高、效率高、功率密度高、可靠性高。然而由于開關(guān)器件工作在高頻通斷狀態(tài)，高頻的快速瞬變過程本身就是一電磁干擾源，它產(chǎn)生的EMI信號(hào)有很寬的頻率范圍，又有一定的幅度。若把