解读PWM脉宽调制的基础和一些高级概念

脉宽调制(PWM)是电子学许多领域广为采用的一个基本概念。它是一种简单的平均方法，用于从微波炉功率百分比设定到LED调光等各种应用。PWM虽在某些方面相当复杂，但实施方法却很简单。

解释PWM的最简单方法之一是借助LED照明。以推荐的电流值点亮LED，主要是为了获得最佳亮度。关乎工作电流的次要参数是发热和长期可靠性。与调整工作电流不同，LED的点亮时间是使用占空比以脉冲方式实现的。以这种方式，LED虽看似被调光了，但从电流的角度看，它仍“愉悦”地一如既往工作着。

当我以一定百分比的功率启动微波炉时，我可以听到风扇在连续工作;但随着功率的升降，风扇速度也随之周期性变化。在某种程度上，该操作类似于LED调光，其中：在启动(ON)时间内的100%功率被平均以获得功率的百分比设置。

变速电机驱动是通过对导通时间进行平均、将PWM方法用于控制电机速度的另一个领域。

在过去30年左右时间，PWM一直是操作开关电源(SMPS)最喜欢使用的方法。“能干”的半导体、特别是开关晶体管的发展使得PWM成为能量转移的可靠方法。典型的降压稳压器输入电压(Vin)和输出电压(Vout)比就是PWM的占空比(D)，其中：

Vout / Vin = D

因此，降压(buck)稳压器产生的输出电压是输入电压的百分比(平均)。

生成PWM波形非常容易。所需要的只是：将给定频率的三角波或锯齿波馈送到比较器的负端，将调制信号馈送到比较器的正端。为实现完全100%的占空比脉宽，波形的峰峰值必须超过调制信号范围。