脈沖寬度調制技 術（PWM）是利用微處理器的數字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的一種技術，這種技術廣泛地應用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領域中。

PWM是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或柵極的偏置，以實現晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術。

以其控制簡單，靈活以及動態響應好的優點而成為最廣泛應用的控制方式，也是人們研究的熱點。由于當今科學技術的發展已經沒有了學科之間的界限，結合思想或實現無諧振波開關技術將會成為PWM控制技術發展的主要方向之一。其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置。

一、脈沖寬度調制技術的分類

從調制脈沖的極性看，PWM又可分為單極性與控制模式兩種。

單極性PWM控制模式首先由同極性的三角波ut。與調制信號ur產生單極性的PWM脈沖；然后將單極性的PWM脈沖信號與倒相信號UI相乘，從而得到正負半波對稱的PWM脈沖信號Ud。

雙極性PWM控制模式采用的是正負交變的雙極性三角載波ut與調制波ur，可通過ut與ur，的比較直接得到雙極性的PWM脈沖，而不需要倒相電路。

除以上兩種從原理不同的角度，對調制方法進行的分類外，近些年采用芯片直接進行脈寬調制的方式被更多的用戶所接受。信號調理領域經常需要面對的傳輸、采集、控制等問題，傳統的信號鏈電路包括（ADC）、（DAC）、（OpAmp）、（Comparator）等等，它們扮演者模擬信號處理的主要角色。信號鏈芯片的功能基礎而強大，經過精心的設計后能形成多種多樣優秀的信號處理電路，但即便如此，在很多應用領域，依然存在瓶頸和制約，無法達到理想的電路性能和指標。所以在信號鏈領域渴望出現更多創新的模擬電路處理技術和芯片產品。一種新型的模擬信號處理專用芯片，它實現了模擬信號向PWM信號高精度轉換功能，我們稱它為APC（Analog to PWM Convertor）。

二、脈沖寬度調制的具體過程

脈沖寬度調制（PWM）是一種對模擬信號電平進行數字編碼的方法。通過高分辨率計數器的使用，方波的被調制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時刻，滿幅值的直流供電要么完全有（ON），要么完全無（OFF）。電壓或是以一種通（ON）或斷（OFF）的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時候即是直流供電被加到負載上的時候，斷的時候即是供電被斷開的時候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進行編碼。

多數負載（無論是電感性負載還是電容性負載）需要的調制頻率高于10Hz，通常調制頻率為1kHz到200kHz之間。許多微控制器內部都包含有。例如，公司的PIC16C67內含兩個PWM控制器，每一個都可以選擇接通時間和周期。占空比是接通時間與周期之比；調制頻率為周期的倒數。執行PWM操作之前，這種微處理器要求在軟件中完成以下工作：

1、設置提供調制方波的片上定時器/計數器的周期

2、 在PWM控制寄存器中設置接通時間

3、設置PWM輸出的方向，這個輸出是一個通用I/O管腳

4、啟動定時器

5、使能PWM控制器

如今幾乎所有市售的單片機都有PWM模塊功能，若沒有（如早期的8051），也可以利用定時器及GPIO口來實現。更為一般的PWM模塊控制流程為（筆者使用過TI的2000系列，AVR的Mega系列，TI的LM系列）：

1、使能相關的模塊（PWM模塊以及對應管腳的GPIO模塊）。

2、配置PWM模塊的功能，具體有：

1）設置PWM定時器周期，該參數決定的頻率。

2）設置PWM定時器比較值，該參數決定PWM波形的占空比。

3）設置死區（deadband），為避免橋臂的直通需要設置死區，一般較高檔的單片機都有該功能。

4）設置故障處理情況，一般為故障是封鎖輸出，防止過流損壞，故障一般有比較器或ADC或GPIO檢測。

5）設定同步功能，該功能在多橋臂，即多PWM模塊協調工作時尤為重要。

3、設置相應的中斷，編寫ISR，一般用于電壓電流采樣，計算下一個周期的占空比，更改占空比，這部分也會有PI控制的功能。

4、使能PWM波形發生。

三、脈沖寬度調制技術的優點

PWM的一個優點是從處理器到被控系統信號都是數字形式的，無需進行數模轉換。讓信號保持為數字形式可將噪聲影響降到最小。噪聲只有在強到足以將邏輯1改變為邏輯0或將邏輯0改變為邏輯1時，也才能對數字信號產生影響。

對噪聲抵抗能力的增強是PWM相對于模擬控制的另外一個優點，而且這也是在某些時候將PWM用于通信的主要原因。從模擬信號轉向PWM可以極大地延長通信距離。在接收端，通過適當的RC或LC網絡可以濾除調制高頻方波并將信號還原為模擬形式。總之，PWM既經濟、節約空間、抗噪性能強，是一種值得廣大工程師在許多設計應用中使用的有效技術。

四、脈沖寬度調制技術的應用領域

伺服

脈沖寬度調制可以用于控制。

能量的傳遞

脈沖寬度調制可以被用來控制對于一個能量傳遞的多少，而不會產生由阻抗所造成的線性能量傳遞損失。此方法所需要是，載流子所流失的能量并非一個常數且是不連續的(如降壓式變換器)，載流子上傳遞的能量也不是連續的。然而，由于載流子可能是具有性的，這時就必須要外加一個被動的，讓這些脈沖波變為平滑且能復原平均的模擬波型，能量流入載流子才會是連續的。而從供應端流出的能量則不是連續的，因此大部分情況下需要額外的能量儲存空間。

電信

在電信使用上，脈沖寬度調制是一種的形式，其的寬度對應到另一個特定資料會在傳送端被編碼，并于接收端解碼。 不同長度的脈沖波(要傳遞的訊息本身)將會每隔固定的時間后被傳遞(載波的頻率)。