了解PWM控制：用数字信号控制电机速度的基本原理

什么是PWM控制？

PWM（脉宽调制）控制是一种广泛应用于电子电路的方法。使用PWM控制，可以通过在短时间内高速开关电路的方式，将数字信号转换为模拟信号。从而实现一种可变占空比的信号输出。这种信号输出可以很好地控制电机或其他设备的速度、灯光的亮度等。PWM控制被广泛应用于无线电、电子媒体等领域。

PWM输出的基本原理是什么？

在PWM控制中，占空比（Duty Cycle）是一个重要的概念。占空比指的是一个周期中高电平时长（tH）与整个周期时长（T）的比例。

例如，对于一个50%的占空比，电路会在一个周期的一半时间内处于高电平状态，另一半时间处于低电平状态，如下图所示：

可以看到，在一个占空比为50%的PWM周期中，信号被分为两个等长的时间段，电路相当于在这两个状态之间快速切换。因此，通过修改占空比的大小，可以实现任意模拟值的输出。

PWM控制和电机速度控制有什么关系？

在电机控制中，PWM信号可以用来控制电机的速度。以直流电机为例，电机的速度通常由驱动电压来决定。驱动电压越高，电机转速越快。然而，为了实现精确的电机速度控制，需要使用PWM信号来控制电机的平均驱动电压。

通过在PWM周期内电压高低平均值的变化，可以实现相应占空比的驱动电压输出，从而改变电机转速。例如，对于20%的占空比，电机在一个PWM周期内只会受到20%的驱动电压，实际上只有20%的转速，如下图所示：

因此，PWM控制可以为电机驱动提供高效、可控、经济的解决方案。PWM控制不仅可以实现电机转速的控制，也可以通过优化电机效率来减少能源消耗。

结论

PWM控制是一种常见的数字信号转模拟信号的方法。通过修改占空比，可以实现任意模拟值的输出。PWM控制还可以广泛应用于电机控制中，提供一种高效、可控、经济的解决方案。掌握PWM控制的基本原理对于电子、无线电等领域的从业人员来说，是很重要的。