脉宽调制（PWM）开关驱动

news2025/1/15 3:15:30

脉宽调制（PWM）开关驱动

对于某些依赖于输入的有效驱动电压来控制执行效果的执行器，广泛地使用PWM开关驱动。PWM（Pulse Width Modulation）是脉宽调制的英文缩写。它使用一个固定幅值且频率保持一定的脉冲输出，通过调节脉宽的方式调节高电位时段在整个时间区段中的比例（称为占空比），使输出电压的有效值得到改变。这种驱动控制在硬件实现上非常简单，最适于数字电路的输出驱动。实际应用这种驱动方式时，必须注意选取的工作频率应与被驱动元件的惯性大小相适应。基本的原则是：惯性较小的元件，应选取较高的工作频率。工作频率如果足够高，被驱动元件由于运动惯性，全完无法跟随电流瞬间改变而运动，只能按电流有效值表达出的平均驱动力而运动。

pwm的频率：

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)；也就是说一秒钟PWM有多少个周期

单位：Hz

表示方式：50Hz 100Hz

pwm的周期：

T=1/f

周期=1/频率

50Hz = 20ms 一个周期

如果频率为50Hz ，也就是说一个周期是20ms 那么一秒钟就有 50次PWM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

单位：% (0%-100%)

表示方式：20%

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参考学习链接：pwm一个时间单位_详解PWM原理、频率与占空比

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PWM模块结构组成和特点

MC9S12DG128单片机内置的PWM模块框图如下图所示：

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MC9S12DG128的PWM模块具有8路8位独立PWM通道，通过相应设置也可以变为4个16位PWM通道，每个PWM通道由独立运行的8位脉冲计数器PWMCNT、两个比较寄存器PWMPER和PWMDTY等组成。通过对各寄存器的参数设置，确定PWM波形的输出周期和占空比，另外还可以通过极性寄存器PWMPOL和对齐方式选择寄存器PWMCAE设置PWM波形输入的极性和对齐方式。

PWM模块具有以下基本特征：
1.具有可编程周期和占空比的8个独立PWM通道；
2.每个PWM通道具有独立的计数器；
3.每个通道可编程允许/禁止PWM功能；
4.每个通道可软件选择PWM脉冲极性；
5.具有双缓冲的周期和占空比寄存器，当到达有效周期终点（PWM到达0）或通道禁止时，修改值生效；
6.每个通道可编程中心对齐或左对齐输出；
7.8个8位通道或4个16位通道PWM分辨率；
8.4个时钟源（A、B、SA和SB）提供宽频带频率；
9.可编程的时钟选择逻辑；
10.紧急关闭；

PWM模块寄存器及设置

MC9S12DG128的PWM模块共有37个寄存器。

PWM允许寄存器

PWM允许寄存器（PWM Enable Register，PWME）中的每个控制位对应相应的PWM通道，可以通过设置相应的控制位启动或者停止PWM信号输出。当任意一个PWMEx位被置位（PWMEx=1）时，相应的PWM信号产生输出。但是，由于PWMEx需要与时钟源同步，直到PWM模块时钟的下一个周期到来，才能输出正确的PWM波形。

当处于级联模式时，8个8位PWM通道通过两两级联构成4个16位的PWM通道，此时PWME1、PWME3、PWME5和PWME7对应控制4个16位PWM通道，而其他控制位无效。

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PWM极性寄存器

每个PWM通道波形开始的极性由PWMPOL寄存器中的相应PPOLx位决定，如果极性选择位是1，周期开始时PWM通道输出高电平，当通道计数器数值等于占空比计数值时翻转为低电平；相反，如果极性选择位是0，周期开始时PWM通道输出低电平，当通道计数器数值等于占空比计数值时翻转为高电平，PWM极性寄存器（PWM Polarity Register，PWMPOL）如图所示。

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