脉冲宽度调制（PWM，Pulse Width Modulation）作为一种常见且重要的电子控制技术，在现代电子设备中有着极为广泛的应用，涵盖了电机控制、LED 调光、电源管理等众多领域。其应用范围之广，包括控制电机速度、调节灯光亮度以及通信调制等多个方面。鉴于大家对 PWM 的问题关注较多，下面将深入分享关于 PWM 的相关内容。
PWM 即脉冲宽度调制，本质上是由高低电平组成的脉冲信号。通过改变其频率（脉冲周期）和占空比，就能在诸多场合发挥作用。PWM 控制的基本原理虽早有提出，但受电力电子器件发展水平的限制，在上世纪 80 年代以前一直未能实现大规模应用。直至上世纪 80 年代，随着全控型电力电子器件的出现和快速发展，PWM 控制技术才真正得以广泛应用。并且，随着电力电子技术、微电子技术和自动控制技术的不断进步，以及各种新理论方法，如现代控制理论、非线性系统控制思想的应用，PWM 控制技术取得了空前的发展，目前已出现多种 PWM 控制技术。
采样控制理论中有一个重要结论：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。PWM 控制技术正是以该结论为理论基础，对半导体开关器件的导通和关断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或其他所需的波形。通过按一定规则对各脉冲的宽度进行调制，既可以改变逆变电路输出电压的大小，也能改变输出频率。
PWM 是一种数字信号控制技术，它通过控制脉冲的占空比来实现对模拟信号的控制。占空比指的是在一个周期内，脉冲的高电平时间与整个周期时间的比值。PWM 具有以下显著特点：
- 简单易实现：PWM 仅需数字信号，无需模拟信号，因此实现起来相对简便。
- 控制精度高：能够通过调整占空比实现对模拟信号的控制。
- 抗干扰能力强：PWM 信号具备较高的抗干扰能力，适用于各种恶劣环境。
- 节能：可通过调整占空比实现对设备的节能控制。
- 软件实现：通过定时器或中断服务程序来控制输出脉冲的占空比。具体步骤为：首先初始化定时器或中断服务程序，设置定时周期；接着在定时器或中断服务程序中，根据占空比计算高电平持续时间；然后在高电平持续时间内输出高电平信号，在低电平持续时间内输出低电平信号；重复上述计算和输出步骤，直到 PWM 控制结束。
- 硬件实现：借助专用的 PWM 控制器或数字信号处理器（DSP）来实现。具体步骤是：先配置 PWM 控制器或 DSP 的参数，包括定时周期、占空比等；然后启动 PWM 控制器或 DSP，使其按照配置的参数输出 PWM 信号；通过外部电路将 PWM 信号转换为模拟信号，实现对设备的控制。
- 电机控制：在电机控制中，主要通过调整占空比来控制电机转速。具体实现为：先根据电机的额定电压和电流，计算 PWM 的占空比；再通过 PWM 控制器或 DSP 输出 PWM 信号，控制电机驱动器的开关状态；电机驱动器根据 PWM 信号的占空比，调整输出电压和电流，从而实现对电机转速的控制。
- LED 调光：在 LED 调光方面，也是通过调整占空比来控制 LED 亮度。具体做法是：依据 LED 的额定电流和电流，计算 PWM 的占空比；通过 PWM 控制器或 DSP 输出 PWM 信号，控制 LED 驱动器的开关状态；LED 驱动器根据 PWM 信号的占空比，调整输出电流，进而实现对 LED 亮度的控制。
- 电源管理：在电源管理中，同样利用调整占空比来控制电源输出电压和电流。具体步骤为：根据电源的额定输出电压和输出电流，计算 PWM 的占空比；通过 PWM 控制器或 DSP 输出 PWM 信号，控制电源管理器的开关状态；电源管理器根据 PWM 信号的占空比，调整输出电压和电流，实现对电源输出的控制。
- 减少噪声：PWM 信号在传输过程中易产生噪声，影响系统稳定性。为减少噪声，可采取选择合适的滤波器，如低通滤波器、带通滤波器等对 PWM 信号进行滤波处理；采用屏蔽线或双绞线，减少信号传输过程中的干扰；在电路设计中，合理布局电源线、信号线和地线，避免信号线与电源线、地线交叉等措施。
- 提高控制精度：为提高 PWM 的控制精度，可采用高精度的定时器或中断服务程序，提高 PWM 信号的定时精度；采用高精度的 ADC（模拟 - 数字转换器）或 DAC（数字 - 模拟转换器），提高 PWM 信号的转换精度；采用先进的控制算法，如 PID（比例 - 积分 - 微分）控制算法、模糊控制算法等，提高 PWM 信号的控制精度。
- 节能优化：为实现 PWM 的节能优化，可采用低功耗的 PWM 控制器或 DSP，降低系统的功耗；在 PWM 控制过程中，根据设备的运行状态，动态调整 PWM 的占空比，实现节能控制；采用节能的电源管理技术，如睡眠模式、唤醒模式等，降低系统的功耗。
