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PWM在2k - 20k之间给电机频率的理解

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发表于 前天 08:21 | 显示全部楼层 |阅读模式
PWM在2k - 20k之间的相关情况分析PWM基本概念回顾
PWM即脉冲宽度调制,其频率是指1秒钟内信号从高电平到低电平再回到高电平的次数(一个周期),占空比是一个脉冲周期内,高电平的时间与整个周期时间的比例。通过调节占空比,可以调节脉冲宽度,从而在一定频率下使用数字信号模拟出不同的模拟电压。
2k - 20k频率在不同应用场景下的情况对LED灯亮度控制
在频率一定的情况下,不同占空比可以改变LED灯的亮度。当频率处于2k - 20k之间时,由于频率较高,人眼基本看不到闪烁。占空比越大,LED越亮。例如,当频率为2kHz时,在一个周期内,通过调整高电平时间(即占空比),可以实现对LED灯亮度的调节。如果占空比为50%,LED灯的亮度大致为最大亮度的50%。
对直流电机转速控制
PWM占空比可实现对电机转速的调节,电机的转速取决于周期内输出的平均电压值。在2k - 20k频率范围内,不同的电机有不同的适应性。一般来说,转速较高、感抗较小的电机可以使用相对较高的频率,但一般最好不要超过20kHz,因为一般IGBT最高20k的开关频率;而转速较低、感抗较大且用于伺服的电机,可能需要较低的频率。例如,一般的电机用14kHz就足够了。
数字功放应用
在数字功放中,PWM频率会影响对音频信号的表达。以下是不同PWM频率下对不同频率音频信号的采样点数情况:
PWM频率
20Hz
250Hz
500Hz
1kHz
2kHz
5kHz
10kHz
15kHz
20kHz
100kHz
5000
400
200
100
50
20
10
7
5
300kHz
15000
1200
600
300
150
60
30
20
15
500kHz
25000
2000
1000
500
250
100
50
33
25
600kHz
30000
2400
1200
600
300
120
60
40
30
2000kHz
100000
8000
4000
2000
1000
400
200
133
100

当PWM频率在2k - 20k之间时,如果输入20kHz的高频音频信号,采样点数会较少,不能完整表达一个正弦波,导致高音恶化难听。例如,若PWM频率为2kHz,对于20kHz的音频信号,一个周期只有10个采样点,难以很好地还原音频信号。
屏幕背光控制
在屏幕背光控制中,部分场景会使用20kHz的PWM频率,其屏幕背光调节范围一般为20 - 100%。通过调整占空比,可以实现对屏幕背光亮度的调节。当固定周期内没有触摸时,将背光调低,屏幕会变暗;一旦有触摸,重新将背光调亮。
频率在2k - 20k之间可能存在的问题电机控制方面
频率太低会导致电机运动不稳定,如果频率刚好在人耳听觉范围(20Hz - 20kHz),有时还会听到呼啸声。不同的电机都有其适应的频率范围,在使用2k - 20k频率时,需要根据电机的具体情况进行调整。
数字功放方面
如上述采样点数分析,在这个频率范围内,对于高频音频信号的还原能力有限,会导致高音音质恶化。

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发表于 前天 08:23 | 显示全部楼层
PWM在2k到20kHz频率范围内的应用,不仅在LED灯亮度控制方面表现出色,还为直流电机的转速调节提供了可靠的技术基础。以下是对这一范围内的详细情况的分析:

1. LED灯亮度控制
占空比与亮度关系:PWM的占空比决定了LED的亮度。当占空比为50%时,LED的亮度为最大亮度的一半。占空比的增加会显著提高亮度,而占空比的减少则会降低亮度。 LED的亮度可以通过调节占空比来实现,因此在频率一定的情况下,占空比的调整是控制亮度的关键。
频率与亮度的关系:在2k到20kHz频率范围内,频率较高,人眼通常无法察觉的闪烁现象,使得PWM在亮度控制方面更加稳定和可靠。通过精确调节占空比,可以实现对LED亮度的精准控制,适用于不同的LED类型和应用场景。

2. 直流电机转速控制
转速的调节方式:PWM通过占空比来实现对电机转速的调节。转速越高,输出电压的平均值越高,占空比也相应升高。转速的增加通常伴随着电压的升高,因此在2k到20kHz范围内,不同转速的电机有不同的适应性。
转速与频率的关系:转速较高的电机通常具有较低的感抗,可以使用相对较高的频率来调节转速。然而,频率的过高可能导致电机过热或损坏,因此转速和频率的平衡非常重要。
频率的限制:20kHz是常见的最大频率,但在某些情况下,如电机转速过高,可能会导致过热或损坏,因此需要在合理范围内进行调校。

3. 实际应用中的挑战与优化
过热与损坏的风险:高频率的PWM会导致电机过热,尤其是当频率过高时。因此,在实际应用中,需要对频率进行适当的调校,以确保电机的正常运行。
占空比的精确调整:PWM的占空比需要精确调整,以实现对亮度和转速的精准控制。使用传感器或比例控制电路,可以更准确地调整占空比,以适应不同的工作条件。

4. 总结

PWM在2k到20kHz频率范围内,既适合用于LED灯的亮度控制,也提供了直流电机转速调节的可靠技术基础。通过精确调节频率和占空比,可以在不同的应用场景中实现高效、稳定和安全的控制。然而,需要根据具体设备和应用需求进行优化,以确保系统的安全性和性能。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成,仅供参考]
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