PWM是一種通用的控制方法，在電子領(lǐng)域有很多應(yīng)用。我們知道，LED受電流和電壓影響的線性方式使它們成為PWM控制方面的理想候選者。盡管還有其他控制方法，但就LED的調(diào)光系統(tǒng)而言，最有用的方法就是脈沖寬度調(diào)制。

一、什么是脈寬調(diào)制？

促使PWM在當(dāng)今電子領(lǐng)域如此廣泛使用的原因當(dāng)然是它能夠控制電子領(lǐng)域每個(gè)細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)的眾多設(shè)備?？傮w而言，PWM信號(hào)用于調(diào)光LED、控制電機(jī)和各種其他電子設(shè)備。那么，PWM方法的功能是什么？

PWM是一種減少所施加電信號(hào)的平均可傳遞功率量的方法。此外，該過程是通過有效地將信號(hào)分成不同的部分來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，在功能方面，通過快速打開和關(guān)閉負(fù)載和電源之間的開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)提供給負(fù)載的平均電流和電壓的控制。

二、脈沖寬度調(diào)制功能和應(yīng)用

此外，當(dāng)比較使用中的開關(guān)的開啟和關(guān)閉周期時(shí)，增加開啟時(shí)間與關(guān)閉時(shí)間會(huì)增加提供給負(fù)載的總功率。正如您可能想象的那樣，這種類型的控件有許多有用的應(yīng)用程序。例如，與最大功率點(diǎn)跟蹤或MPPT配對(duì)的PWM是降低太陽(yáng)能電池板輸出以方便電池使用的主要方法之一。

然而，PWM特別適合運(yùn)行慣性設(shè)備，如電機(jī)，這些設(shè)備不會(huì)很快受到這種獨(dú)特開關(guān)的影響。此外，這對(duì)于LED來(lái)說同樣如此，因?yàn)樗鼈兊墓δ芤跃€性方式受其輸入電壓的影響。此外，PWM開關(guān)頻率需要足夠高，以免影響負(fù)載，而負(fù)載感知的結(jié)果波形也應(yīng)該是平滑的。

一般來(lái)說，電源必須切換的頻率會(huì)因設(shè)備及其應(yīng)用而異。例如，對(duì)于PC電源和音頻放大器，開關(guān)必須在一分鐘內(nèi)完成幾次，例如電爐和幾十或幾百kHz。此外，使用PWM的顯著優(yōu)勢(shì)之一是開關(guān)器件中的功率損耗非常低。事實(shí)上，在開關(guān)的關(guān)閉階段，幾乎沒有電流。此外，在開關(guān)的導(dǎo)通階段，當(dāng)向負(fù)載傳輸功率時(shí)，開關(guān)兩端的電壓幾乎沒有下降。

三、脈寬調(diào)制的其他功能和應(yīng)用

因此，由于功率損耗是電壓和電流的結(jié)果，這相當(dāng)于PWM的功率損耗接近于零。此外，PWM也非常適合數(shù)字控制。這是由于數(shù)字技術(shù)作為一個(gè)整體的性質(zhì)，即1和0或開和關(guān)狀態(tài)。一般而言，數(shù)字技術(shù)的固有特性使其能夠輕松實(shí)現(xiàn)PWM的功能，因此很容易設(shè)置必要的占空比。

PWM目前也用于特定的通信系統(tǒng)，其占空比用于通過通信信道傳送信息。PWM是一種從高頻脈沖生成低頻輸出信號(hào)的方法或技術(shù)。通過在高電壓和低電壓（直流軌）之間快速切換輸出電壓，例如逆變器支路，低頻輸出基本上成為切換周期內(nèi)的平均電壓。

如果您還記得，我曾簡(jiǎn)要提到過，PWM非常適合作為L(zhǎng)ED的控制方法，因?yàn)樗鼈兊墓δ苁茌斎腚妷河绊懙木€性方式。當(dāng)然，既然我們指的是光輸出，那么可以肯定地說我們指的是某種形式的調(diào)光。我相信您知道，在這種情況下，調(diào)光是我們改變LED光輸出的過程。我們利用這個(gè)過程來(lái)節(jié)省能源、延長(zhǎng)LED的生命周期、提供其他功能，甚至在某些情況下設(shè)置氛圍。

四、LED調(diào)光系統(tǒng)中的脈沖寬度調(diào)制

在LED之前使用的大多數(shù)調(diào)光系統(tǒng)以及今天使用的調(diào)光系統(tǒng)都具有迎合白熾燈泡的設(shè)計(jì)。此外，這些調(diào)光系統(tǒng)通常使用正相和反相調(diào)光方法，其中調(diào)光器切斷或中斷線路輸入(AC)以降低負(fù)載（驅(qū)動(dòng)器）的總功率。此外，輸入功率的降低會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器的輸出降低，從而導(dǎo)致亮度降低。

然而，與傳統(tǒng)的白熾燈泡相比，這種特殊調(diào)光方法的副作用是效率降低。此外，它還會(huì)產(chǎn)生電流浪涌、交流失真和不需要的EMI輻射。然而，對(duì)于LED，情況并非如此。一般而言，除了成本增加外，LED在各方面都更勝一籌。

LED提供更高的光質(zhì)量、效率、生命周期和耐用性。總體而言，如前所述，與白熾燈泡相比，對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。此外，由于LED的光強(qiáng)度與其輸入電流和電壓直接相關(guān)，因此調(diào)光可以節(jié)省能源。此外，如前所述，對(duì)LED進(jìn)行調(diào)光提供了更長(zhǎng)的生命周期，因?yàn)樗鼈冊(cè)谡{(diào)光期間以較低的溫度工作。一般來(lái)說，與其他光源相比，LED具有較寬的調(diào)光范圍，并且提供的調(diào)光不到其最大輸出的1%。

五、LED調(diào)光的方法

總的來(lái)說，每個(gè)LED設(shè)備都需要一個(gè)驅(qū)動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)光，目前，驅(qū)動(dòng)器使用兩種標(biāo)準(zhǔn)方法來(lái)完成這項(xiàng)任務(wù)。第一個(gè)是PWM，另一個(gè)是“恒流減壓”或“模擬調(diào)光”。

（1）脈寬調(diào)制(PWM)

如前所述，使用PWM時(shí)，LED在額定電流下以高頻關(guān)閉和打開。此外，這種快速切換的速度足以讓人眼看到。最終，LED亮起的時(shí)間（占空比）與一個(gè)完整周期的總時(shí)間之比決定了LED的亮度級(jí)別。

PWM調(diào)光的優(yōu)點(diǎn)：

1.提供更精確的輸出電平；
2.非常適合需要保持LED特定特性（例如效率、顏色或溫度）的應(yīng)用；
3.提供更廣泛的調(diào)光范圍；
4.通過在其建議的正向電流和正向電壓工作點(diǎn)運(yùn)行LED來(lái)避免顏色偏移。

PWM調(diào)光的缺點(diǎn)：

1.需要既昂貴又復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)程序；
2.由于開關(guān)周期的快速上升沿和下降沿，快速開關(guān)會(huì)產(chǎn)生EMI輻射；
3.如果使用較長(zhǎng)的導(dǎo)線，由于導(dǎo)線的固有特性（電感和電容）會(huì)干擾PWM的快速邊沿，它會(huì)在驅(qū)動(dòng)器中產(chǎn)生性能問題。

（2）恒流減壓(CCR)

使用恒定電流降低方法(CCR)，電流連續(xù)流過LED。因此，LED一直處于開啟狀態(tài)，這與PWM方法不同，在這種方式中LED在開啟和關(guān)閉狀態(tài)之間波動(dòng)。但是，使用CCR，您可以通過改變或改變電流電平來(lái)控制LED的亮度。

CCR調(diào)光方法的優(yōu)點(diǎn)：

1.非常適合具有嚴(yán)格EMI要求的應(yīng)用以及使用長(zhǎng)線路的遠(yuǎn)程應(yīng)用；
2.CCR使用的驅(qū)動(dòng)器可提供比使用PWM(24.8V)的驅(qū)動(dòng)器更高的輸出電壓限制(60V)。這些規(guī)范是指UL分類的2類驅(qū)動(dòng)器，適用于潮濕和干燥的地方。

CCR調(diào)光方式的缺點(diǎn)：

1.CCR方法不適用于需要調(diào)光低于最大輸出10%的應(yīng)用。這是由于在極低電流下LED的光產(chǎn)生不一致。總之，使用這種方法的LED在這些電流水平上表現(xiàn)不佳。
2.使用低驅(qū)動(dòng)電流會(huì)產(chǎn)生不一致的顏色。

以上就是英銳恩單片機(jī)開發(fā)工程師分享的“脈寬調(diào)制（PWM）為何比恒流降壓（CCR）更常用于調(diào)光？”。英銳恩專注單片機(jī)應(yīng)用方案設(shè)計(jì)與開發(fā)，提供8位單片機(jī)、16位單片機(jī)、32位單片機(jī)。