脉宽调制(PWM) vs直流电压和电压控制电路

2020年1月8日

基于输入电压的简单PWM波形

历史似乎充满了交替的现实。在19世纪70年代后期，林肯县监管机构参加了新墨西哥州的林肯县战争。战争的起因是当地警长率领一群坏人找到并杀害了英国人约翰·亨利·汤斯顿。尽管郡长和他的手下声称他们追捕汤斯顿是合法地没收了牛群，但汤斯顿的谋杀却将该地区的经济控制权交给了几个腐败的当地商人。

当地市民与汤斯顿雇佣的人联合起来，组成了“监管者”，成为了一个法律团体，负责寻找和逮捕杀害汤斯顿的凶手。其中一名监管员——威廉·邦尼或比利小子——因在担任林肯县监管员时杀死几个人而出名。

当我们今天想到“调节器”时，我们会欣喜地阅读最新的产品发布，并寻求在充满表面贴装组件的现实中实现控制的最佳方法。让我们来谈谈这个现实。小的外形因素，更快的响应时间和刚柔pcb主导了设计领域。电子设计和机械设计的融合促进了3D设计工具的使用。

控制就是一切

这些因素也会影响PCB设计，比如我们如何减轻电磁干扰，避免组件和外壳之间的物理碰撞，以及我们如何控制处理器和其他组件的散热。在最后一点上，主动冷却系统和保持这些系统运行的电压调节方法在PCB设计中起着关键作用。

主动冷却系统通常包括一个在底盘周围产生气流的风扇和任何产生热量的部件。气流从系统中带走热量，提供比被动冷却系统(如散热器)更大的散热效率。然而，主动冷却系统可以产生其他问题包括噪音、功耗增加、可靠性问题等。控制冷却风扇的速度可以解决这些问题。

电压控制工作

你可以使用不同类型的冷却风扇和不同的方法来控制风扇的速度在PCB设计中．最简单的设计要么没有速度控制，要么有基本的开关控制。大多数设计使用基于连续直流电压的线性控制或低频控制脉宽调制电路调节风扇转速。其他系统则依赖于高频控制电路。

基本冷却风扇连接到电源和接地端子，而三线冷却风扇使用第三连接转速输出。这第三个连接容纳一个输入信号，其频率与电机的速度成正比。两种风扇类型都可以使用可变直流或低频PWM控制电路。然而，两种配置的关键区别在于对双线基本冷却风扇的开环速度控制。“开环”告诉我们，没有任何方法可以显示风扇的速度。增加转速输出到三线风扇增加了闭环速度控制，提供关于速率的反馈。

冷却风扇的直流电机速度控制是通过调节电机的供电电压来实现的。用这种方法，你的设计给电机的磁场绕组加一个固定电压，给电枢加一个可变电压。电机的速度与可变电压成正比。因为每个直流压控风扇都需要一个最小电压来实现其运行速度，所以最小电压阈值取决于风扇的类型和型号。

直流电压电机控制存在一些缺点。如果电机需要6伏电压来达到其工作速度和持续旋转，电压低于阈值会导致电机失速、倾斜或停止。直流电压电机控制也提供了有限的速度控制范围和有限的效率——因为需要特定的启动电压，使风扇开始转动。速度控制范围有限是因为启动和运行速度电压之间的最小差异。

感受脉搏(宽度调制)

脉宽调制(PWM)提供了现代电子器件所需的精度和控制范围。以一个简单的电路为例，一个正弦波形式的调制信号应用于一个终端，一个载波信号应用于另一个终端。当调制正弦波高于载波信号的峰值时，输出信号就会变高。

根据脉宽调制通道，脉宽调制信号,脉宽调制频率，你就可以大大提高产品的质量数字信号而且输出电压．是否模拟电路或者数字电路脉宽调制期或脉宽调制技术可以帮助改善电力供应监管模拟装置设计或直流电机控制。

显示PWM信号结果的简单电路

PWM信号有助于调节数字脉冲的电压。

PWM是由一系列高或“开”、低或“关”脉冲组成的数字输出，控制电机或其他类型的模拟设备。在PCB设计中，可以使用微控制器、定时器IC或开关晶体管的输出将PWM信号发送到电机。PWM是将功率应用于稳压数字脉冲中。即使在脉冲之间，惯性也使电机和风扇不会停止。因此，大多数PCB设计需要某种类型的电机速度控制使用PWM。

PWM占空比是指“开”状态和“关”状态。如果我们在50%的时间内看到高脉冲，我们就有50%的占空比。