PWM是什么，有哪些用处？

单片机可以输出PWM信号，但是PWM信号的功率不够无法直接用来驱动负载，必须通过控制功率器件在去控制负载。PWM信号控制负载的情况非常多见。在工控行业，PWM信号可以用来调节电机转速、调节变频器以及BLDC电机驱动等；在LED照明行业，可以通过PWM来控制LED灯的亮暗变化；还可以通过PWM信号来控制无源蜂鸣器发出简单的声音以及实现功率继电器的线圈节能等。

1 PWM信号控制负载的原理

PWM是脉冲宽度调制，具有两个非常重要的参数：频率和占空比。频率和周期是互为倒数的，占空比是指一个周期内高电平所占的比例。PWM信号就是根据需求调节占空比的大小以实现负载端电压的线性变化。PWM信号的几个参数，以及占空比所对应的平均电压如下图所示。

2 PWM通过调节占空比改变负载两端的电压

这种方式的典型应用有如下场景：1）控制LED灯的亮暗变化，通过PWM信号占空比的变化，可以实现流过LED电流的不同，实现LED亮暗的渐变；2）PWM信号用于继电器线圈的节能，对于功率继电器而言，所需要的吸合力比较大，流过线圈的电流比较大，而在稳定吸合之后，又不需要这么大的电流，怎么办？就可以通过PWM来改变线圈两端的电压，从而实现线圈的节能，对节能起到重要作用。PWM控制继电器实现节能的原理如下图所示。

在线圈上电之初，先恒定输出大约500ms的高电平，让继电器稳定吸合，之后控制端输出一定占空比的方波信号，使线圈两端的平均电压降低，但是高于释放电压，以此来实现节能的目的。

3 PWM信号用来实现电机调速

PWM用来驱动电机和调节电机转速是非常重要的内容，如BLDC电机驱动以及变频器调速都是PWM来实现的。PWM在调节有刷电机的转速时经常会用到H桥电路。所谓H桥电路是由四个功率开关器(比如三极管、MOS管等)件所构成的电路，每个桥臂的上下管子不同时导通，每次都是对角导通。PWM电机正转调速的模型如下图所示。

电机正转PMW调速

上图中，管子QB和QC导通，两外两个导通，让QA处于畅通状态，让QD通过PWM来控制，这样就可以通过PWM来调节电机两端的平均电压，改变流过电机的电流，实现电机速度调节的目的，电机的电流方向为：VCC→QA→电机→QD→GND。

电机反转PMW调速

将电机反转调速的话，其原理与面描述的一致。QA和AD管子截止，QC处于常通状态，而QB用PWM来控制，通过控制PWM的占空比实现了电机反转调速的目的。如下图所示。

电机反转调速的电流方向：VCC→QC→电机→QB→GND。

PWM在电子行业是非常重要的信号，使用广泛、应用较多，应该引起初学者的注意。