脉冲宽度调制电路的工作原理.pdfVIP

一、前言

脉冲宽度调制电路（PWM电路）是一种常见的模拟电路，用于控制电

压或电流的大小。它广泛应用于交流马达速度调节、太阳能光伏发电

系统等领域。本文将详细介绍PWM电路的工作原理。

二、PWM电路的基本原理

1.PWM信号的概念

PWM信号是指在一个周期内，高电平占空比与低电平占空比之比为一

个固定值的方波信号。

2.PWM调制方式

PWM调制方式分为两种：单极性和双极性。单极性PWM信号占空

比只有正半周有输出，而双极性PWM信号则在正负半周均有输出。

3.PWM控制方式

控制方式分为两种：模拟控制和数字控制。模拟控制是通过改变

输入信号的幅值实现对输出信号的控制；数字控制则是通过数字信号

处理器（DSP）等器件实现对输出信号的精确控制。

三、PWM电路的组成及工作原理

1.三角波发生器

三角波发生器是产生基准波形的关键部件。它可以产生一个周期内上

升沿和下降沿斜率相等的三角波信号。

2.比较器

比较器将三角波信号和参考电压进行比较，输出一个占空比随输入电

压变化而变化的PWM信号。

3.滤波器

PWM信号输出后需要经过滤波器进行平滑处理，以去除高频噪声和杂

波。

4.驱动电路

PWM信号转换为适合被控制的电流或电压，并输出到被

控制设备上。

四、单极性PWM电路的工作原理

1.三角波发生器工作原理

三角波发生器由一个集成运算放大器、几个电阻和一个电容组成。当

输入为正弦波时，运放将其转换为三角波信号输出。具体实现方式是

通过RC积分运算将正弦信号转换为三角波信号。

2.比较器工作原理

比较器由一个集成运算放大器和一个参考电压源组成。当三角波信号

在上升沿与参考电压相等时，比较器输出高电平；当三角波信号在下

降沿与参考电压相等时，比较器输出低电平。因此，PWM信号的占空

比随着参考电压的变化而变化。

3.滤波器工作原理

滤波器由一个电感和一个电容组成。它可以将PWM信号转换为平滑

的直流信号，并去除高频噪声和杂波。

驱动电路工作原理

驱动电路由一个MOSFET管和一个负载组成。当PWM信号为高电平

时，MOSFET管导通，负载得到供电；当PWM信号为低电平时，

MOSFET管截止，负载断电。

五、双极性PWM电路的工作原理

双极性PWM电路与单极性PWM电路的区别在于输出信号有正负两

个半周。因此，在比较器中需要加入反相输入端，以实现正负两个半

周的输出。

六、总结

本文详细介绍了PWM调制方式、PWM控制方式以及PWM电路的

组成及工作原理。其中，三角波发生器产生基准波形，比较器将基准

波形与参考电压进行比较并输出PWM信号，滤波器对PWM信号进

行平滑处理，驱动电路将PWM信号转换为适合被控制设备的信号并

输出到被控制设备上。单极性PWM电路与双极性PWM电路的区别

在于输出信号的半周数不同。