【专题6：mcu硬件电路设计】 之 【33.使用PWM波对马达调速】嵌入式qq29083043的博客-

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1.PWM波等效电压计算方法

  峰值/最大值*占空比=实际电压。
  使用占空比为25%的100V PWM波驱动马达的转速为n1；使用占空比为100%的25V PWM波驱动马达的转速为n2；则n1=n2。因此调速的关键就是调占空比。

2.硬件实现占空比可调的PWM波原理

(1)通过硬件生成一个三角波。

(2)通过硬件生成一个直流电压量。
(3)将三角波和直流电压量同时接在一个比较器的正负端，当三角波的幅值大于直流电压量时，比较器输出高；当三角波的幅值小于直流电压量时，比较器输出低；这样一个PWM就在比较器的输出端产生了。只要改变直流电压量(比较器阈值)的大小，即可改变该PWM波的占空比。
注：
(1)生成的PWM波的频率和三角波频率相同。
(2)直流电压量可以通过电阻分压来得到。

3.三角波的产生方法

3.1.原理分析

a点的充放电波形：

  电容的充电波形在开始的阶段可以认为就是一条斜率为K的直线。将从V2开始充电到V1的充电波形和从V1开始放电到V2的放电波形组合在一起就是一个三角波。

注：
  三角波的斜率取决于电容充电速度，速度越快，斜率越陡，速度越慢，斜率越缓。当R是一个可变电阻时，就可以改变充电速度了，即改变三角波的斜率，即改变三角波的周期。

总结：
  当电容不变时，三角波的频率/周期由充放电回路中阻抗(电阻)所决定的。当电阻不变时，三角波的斜率/周期由电容的容值大小所决定。容值越大，频率越小/周期越长。即三角波的频率由电阻和电容决定。

3.2.三角波产生电路

分析：
  产生三角波的关键就是引脚2的阈值要发生改变；当充电到V1时开始放电，当放电到V2时开始充电。

思考：怎样让一个比较器有两个阈值？

  (1)一开始，b点电压比c点高，d输出高，并开始给电容C3充电，而同时，b点的阈值为：R5和R6串联电阻为R1(比较器输出高电平是上拉电阻R5提供的，d点电压是比+15V小的一个电压，即回路为：+15V—->R5—->R6—>b端(比较器输入端))，R1再和R7并联得到R2，R2和R12对+15V进行分压，此时R12上端的电压就是比较器b端的阈值，假设为V1。

  (2)当电容C3上端的电压大于V1时(随着充电的进行，Vc3在增大)，比较器输出低(地)，此时电容C3开始放电，而同时，b点阈值为：R6和R12并联之后的阻值为R3，R3再和R7串联，然后对+15V进行分压，此时R12上端的电压就是比较器b端的阈值，假设为V2。当电容C3上端的电压又比V2低时，即b点电压比c点高，又会重复上面的(1)，然后再重复(2)，这样在a点处就会有一个三角波出现。
a点的波形如下图：

注：
  三角波的上升部分和下降部分不一致，调节各电阻的阻值，即可使左右波形一样。

3.3.三角波变为PWM波

  若R10是可调电阻，则相当于占空比可调。即只要直流电压量比三角波的幅值电压大，则比较器输出为高电平；如果直流电压两比三角波的幅值电压小，则比较器输出为低电平。从而将三角波转换为了占空比可调的PWM波。

注意：
  不是PWM通过了MOS管，而是PWM波可以控制MOS管的开通和关断的时间长度，从而在MOS管的D极处也形成了一个PWM波。通过下面的方式即可使用一个开关来实现手动模式和自动模式的切换。

4.阻容滤波电路

  Vi可以调整得很快，有时需要Vout不要调得那么快，就需要上面的电路。
  譬如Vi从0V上升到10V需要1s；则Vout从0V上升到10V可能需要（1*K）s；K是电容的充电系数，由电阻R和电容C决定。