脉宽调制pwm控制理论

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1、电源技术网》电源技术综合区》脉宽调制PWM控制理论■姜然发表于2007-6-2623:21脉宽调制PWM控制理论■姜然脉宽调制PWM是开关型稳压电源中的术语。这是按稳压的控制方式分类的，除了PWM型，还有^^型和™!、PFM混合型。脉宽宽度调制式(PWM)开关型稳压电路是在控制电路输出频率不变的情况下，通过电压反馈调整其占空比，从而达到稳定输出电压的目的。脉宽调制(PWM)是利用微处理器的数字输山来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。一、控制方式的探讨1.模拟电路模拟信号的值可以连续变化，其时间和幅度的

2、分辨率都没有限制。9V电池就是一种模拟器件，因为它的输岀电压并不精确地等于9V，而是随吋间发生变化，并可取任何实数值。与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。模拟信号与数字信号的区别在于后者的取位通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在｛0V,5V｝这一集合屮取值。模拟电压和电流可直接用来进行控制，如对汽车收音机的音量进行控制。在简单的模拟收咅机中，咅量旋钮被连接到一个可变电阻。拧动旋钮吋，电阻值变大或变小；流经这个电阻的电流也随之增加或减少，从而改变了驱动扬声器的电流值，使音量相应变大或变小。与收音机一样，模拟电路的输出与输入成线

3、性比例。尽管模拟控制看起来可能直观而简单，但它并不总是非常经济或可行的。其屮一点就是模拟电路容易随时间漂移，因而难以调节。能够解决这个问题的精密模拟电路可能非常庞大、笨重(如老式的家庭立体声设备)和昂贵。模拟电路还有可能严重发热，其功耗相对于工作元件两端电压与电流的乘积成正比。模拟电路还可能对噪声很敏感，任何扰动或噪声都肯定会改变电流值的大小。2.数字控制通过以数字方式控制模拟电路，可以大幅度降低系统的成本和功耗。此外，许多微控制器和DSP已经在芯片上包含了PWM控制器，这使数字控制的实现变得更加容易了。简而言之，PWM是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法

4、。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用來对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅伉的直流供电要么完全有(0N),要么完全无(OFF)。电压或电流源是以一种通(0N)或断(OFF)的重S脉冲序列被加到模拟负裁上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。大多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz。设想一下如果灯泡先接通5秒再断开5秒，然后再接通、再断开……。占空比仍然是50%，但灯泡在头5秒钟内将点

5、亮，在下一个5秒钟内将熄灭。要让灯泡取得4.5V电压的供电效果，通断循环周期与负载对开关状态变化的响应吋间相比必须足够短。要想取得调光灯(但保持点亮)的效果，必须提高调制频率。在其他PWM应用场合也有同样的要求。通常调制频率为1kHz到200kHz之间。3.非线性控制PWM单周控制法又称积分复位控制(IntegrationResetControl,简称IRC),是一种新型非线性控制技术，其基本思想是控制开关占空比，在每个周期使开关变量的平均值与控制参考电压相等或成一定比例。该技术同时具有调制和控制的双重性，通过复位开关、积分器、触发电路、比较器达到跟踪指令信

6、号的H的。单周控制器由控制器、比较器、积分器及吋钟组成，其中控制器可以是RS触发器，此中K可以是任何物理开关，也可是其他可转化为幵关变量形式的抽象信号。单周控制在控制电路中不耑要误差综合，它能在一个周期内自动消除稳态、瞬态误差，使前一周期的误差不会带到下一周期。虽然硬件电路较复杂，但其克服了传统的P丽控制方法的不足，适用于各种脉宽调制软开关逆变器，具有反应快、开关频率恒定、鲁棒性强等优点。此外，单周控制还能优化系统响应、减小畸变和抑制电源干扰，是一种很有前途的控制方法。1.硬件控制器许多微控制器内部都包含有PWM控制器。例如，Microchip公司的PTC1

7、6C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。占空比是接通时间与周期之比，调制频率为周期的倒数。里然具体的PWM控制器在编程细节上会有所不同，但它们的基本思想通常是相同的。2.通信与控制P丽的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1吋，也方能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用丁•通信的主要原因。从模拟信号转向P丽付以极大地延长通信距离。在接收端

8、，通过适当的RC或LC网络可以滤除调制商频方波并将信