PWM

PWM是脉宽调制，在电力电子中，最常用的就是整流和逆变。这就需要用到整流桥和逆变桥。对三相电来说，就需要三个桥臂。以两电平为例，每个桥臂上有两个电力电子器件，比如IGBT。这两个IGBT不能同时导通，否则就会出现短路的情况。

因此，设计带死区的PWM波可以防止上下两个器件同时导通。也就是说，当一个器件导通后关闭，再经过一段死区，这时才能让另一个导通。

<strong>什么是死区？</strong>

通常，大功率电机、变频器等，末端都是由大功率管、IGBT等元件组成的H桥或3相桥。每个桥的上半桥和下半桥是绝对不能同时导通的，但高速的PWM驱动信号在达到功率元件的控制极时，往往会由于各种各样的原因产生延迟的效果，造成某个半桥元件在应该关断时没有关断，造成功率元件烧毁。

死区就是在上半桥关断后，延迟一段时间再打开下半桥，或在下半桥关断后，延迟一段时间再打开上半桥，从而避免功率元件烧毁。这段延迟时间就是死区（即上、下半桥的元件都是关断的）。死区时间控制在通常的低端单片机所配备的PWM中是没有的。

我们应该知道，有一种开关电源是通过PWM波来实现的，但你知道通过PWM波也能输出负电压吗？

<strong>负电压的产生电路图原理</strong>

在电子电路中我们常常需要使用负电压，比如我们在使用运放的时候常常需要建立一个负电压。下面就简单的以正5V电压到负电压5V为例说一下它的电路。

通常需要使用负电压时一般会选择使用专用的负压产生芯片，但这些芯片都比较贵，比如LT1054、MC34063等。MC34063使用的最多了，关于34063的负压产生电路这里不说了，在datasheet中有的。下面请看我们在单片机电子电路中常用的两种负电压产生电路。

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PWM信号通常用于控制电机系统。对于控制器来说，测量经过电机的电流是非常重要的。举例来说，对于一个三相电机驱动系统，控制器可以通过测量电流信号来控制电机的转速、扭矩以及位置。本期《工程师园地》，Maxim应用工程师李俊青就与大家分享如何使用适用于PWM环境下的电流放大器，以及Maxim相关的经验与解决方案。

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<strong><font color="#FF0000">作者：Alex Misiti</font> </strong>

近年来使用非并网的电池以及太阳能光伏系统的趋势已经大大增加，将电池组与光伏阵列整合在一起可以让用户在晚上没有太阳的时候也可以利用太阳能。白天光伏阵列输出的电能（通常是在满足所有复杂需求后输出多余的电能）会给电池组充电。将电能储存在电池中可以在非发电时间为其他电力系统供电。带来的结果就是太阳能光伏系统越来越高效，使用太阳能光伏系统的商业或居民建筑也更加的环保。

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PWM是Pulse Width Modulation的缩写，它的中文名字是脉冲宽度调制，一种说法是它利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种有效的技术，其实就是使用数字信号达到一个模拟信号的效果。这是个什么概念呢？我们一步步来介绍。

首先从它的名字来看，脉冲宽度调制，就是改变脉冲宽度来实现不同的效果。我们先来看三组不同的脉冲信号，如图所示。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-05/wen_zhang_/100011683-41349-cx.j…; alt=“图 10-1 PWM 波形” width="600"></center><center><i>图 10-1 PWM 波形</i></center>

降低PWM DAC纹波的方法通常有两种：一种是降低低通滤波器的截止频率，另一种是提高PWM信号的频率。然而，前一种方法会加长上升时间，后一种方法会导致分辨率降低。本设计实例讨论了在不使用上述两种方法的情况下，如何降低PWM DAC的纹波。

我们大多数人都知道PWM DAC(数模转换器)。它们很容易实现，也很便宜，非常适合一些低性能的应用。

实现它们的方法是滤除PWM信号中的高频分量，只留下正比于占空比的低频或直流分量。但是低通滤波器并不能完全滤除PWM频率，因此低频/直流信号中通常都会有一定程度的纹波。

减少PWM DAC纹波的方法一般有两种。一种是降低低通滤波器的截止频率，另一种是提高PWM信号的频率。然而不可避免的是，更低的截止频率会延长上升时间；如果是在给定时钟频率点通过减小计数器尺寸实现的，那么更快的PWM频率会降低分辨率。

下面要讨论的设计实例非常有趣，着重介绍了另外一种降低PWM DAC纹波的方法。

PWM（Pulse Width Modulation）控制——脉冲宽度调制技术，通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。

PWM控制技术在逆变电路中应用最广，应用的逆变电路绝大部分是PWM型，PWM控制技术正是有赖于在逆变电路中的应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。

<strong>理论基础： </strong>

冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

脉冲宽度调制(PWM)是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中广泛应用，以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最常见的控制方式。
一、PWM原理
脉宽调制(PWM)控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，即可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率，如图1所示为脉宽调制原理图。
<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-02/wen_zhang_/100005160-16415-1.jp…; alt=“图1 脉宽调制原理图” width="600"></center>