梁雲興
PWM信號是脈寬調製信號，可以轉化成電壓信號，所轉化成的電壓信號與PWM的佔空比有著直接的關係。所謂佔空比，就是指在一個週期中高電平佔整個週期的比例。
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PWM如何與電壓建立關係
佔空比越大那麼對應的電壓也就越高；佔空比越小，所對應的電壓也就也低。兩個極端：
1)如果佔空比為0%，那麼就是持續的低電平，電壓為零；
2)如果佔空比為100%，那麼就是持續的高電平，電壓為幅值VCC；
由此可見，PWM所對應的電壓為佔空比與幅值的乘積。如下圖所示。
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PWM如何轉化為電壓
PWM轉化為電壓的方法有很多，但是需要考慮轉化精度，今天不介紹分立器件的方案，而介紹一款專門的PWM轉電壓的芯片GP8101，這款芯片可以實現PWM向電壓的轉換，並且精度較高。其轉化關係如下圖所示。
其基本參數如下：
輸入PWM信號的佔空比範圍為0-100%，頻率範圍為1-1MHz，高電平幅值範圍為3-5.5V，轉換誤差不超過1%，供電範圍為DC(8-40)V，在電機調速、LED調光、逆變器、開關電源中具有廣泛的應用。
該芯片的封裝為SO8，體積小，外設電路非常簡單，節省成本、節省PCB空間。上圖是該芯片的典型電路。
通過該芯片可以穩定的實現PWM向電壓的轉換，並能保證精度和線性度。
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玩轉嵌入式
pwm是通過RC電路濾成直流。
從下面的分析，需要濾成直流，只要需要RC的時間常數大於十倍的pwm週期。而RC又影響電壓的響應速度。
因此，需要增加pwm的頻率，同時選擇合適的RC時間常數來增加響應速度。從而實現高速電壓變化。比如用1M的pwm可以實現幾百us級別的電壓變化。
下面的文章是本人10年前寫的關於pwm的研究心得，目前來看還是很有幫助意義。
PWM是一種週期固定，而高低電平佔空比可調的方波信號。PWM通過簡單的RC濾波網絡可以得到與信號佔空比成線性關係的直接電壓，從而實現D/A轉換。如下圖所示
濾波電路中的R，C參數與PWM的週期以及直流電壓的精度要求直接相關，必須從理論上詳細分析。假設PWM波的頻率為f,高電平電壓為V,佔空比為a。如果RC網絡的時間常數遠大於PWM波的週期T，Vin和Vout波形如下圖所示：
處於瞬態時，Vin在高電平持續時間內向電容充電，電容積累電荷，在低電平持續電間內電容向Vin放電，電容釋放電荷。電容積累的電荷數多於釋放的電荷數。因此電容電容兩端的直波電壓不斷爬升，最終達到穩態。
處於穩態時，電容積累的電荷與釋放的電荷數量相等，因此電壓會在一個穩定的電壓值附近做小幅度的波動，忽略這樣的紋波，則電容兩端的電壓與PWM佔空比呈線性關係。如下圖：
當t
由於T=(Th+Tl)<<r1c1>
當t=Th時，
當t>Th且t
當t=Th+Tl時，
在這樣的穩態下，電容在一個週期內的充放電會相等，所以有
V1=V3，即
忽略二階小量，得到
由於PWM的佔空比定義為
由於V1=V3≈V2，所以當電路處理穩態時，電容兩端的電壓近似為直流電壓，表示為：
可見，電容兩端的電壓與PWM高低電平之差以及佔空比成比例關係。
直流電壓精度定義為：
總之，設計PWM波RC濾波電路時，應根據響應時間要求，確定時間常數，並且使RC時間常數遠大於PWM週期。RC充放電時間常數應儘量相等。此外還應根據電壓精度要求確定RC參數。
IT自動化交流
普通的穩壓電路是從負載取一個基準電壓，控制穩壓電路的恆定輸出。但pwm模式是用脈衝的寬度控制輸出電壓，因為數字電路里的高低電平也可以作為pwm電路里的觸發脈衝，所以就可以用數字電路來控制電壓輸出，從而利用數字電路形成的可靠脈衝寬度使輸出電壓能更加穩定。
