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技术专题
PWM微控制器：PCB布局提示和配置
一个完美的例子是脉宽调制（PWM），与其他(tā)效率较低的调制方法相比，它可(kě)以产生可(kě)变水平的功率。PWM的原理(lǐ)被用(yòng)于许多(duō)应用(yòng)中，例如電(diàn)信，音频效果和照明，以及可(kě)通过微控制器生成PWM信号的電(diàn)子设备。让我们看一下PWM的電(diàn)子效应，以及如何最好地布置PWM微控制器的電(diàn)路。
传统上，可(kě)变功率是通过连接到電(diàn)动机或任何正在运行的设备的变阻器来控制的。对于電(diàn)动机，变阻器会调节流经電(diàn)动机的電(diàn)流量以产生不同的速度。尽管这已经奏效了（例如带脚踏板的缝纫机等较旧的设备），但效率也很(hěn)低。变阻器将通过转换成热量而浪费的功率浪费了。
这种类型的控制是模拟系统的典型功能(néng)。例如，采用(yòng)線(xiàn)性電(diàn)源，由于要控制的電(diàn)流量，線(xiàn)性電(diàn)源可(kě)能(néng)在其运行中产生大量热量。由于需要操作数字系统，例如小(xiǎo)型风扇電(diàn)动机，灯和其他(tā)设备，因此需要另一种更有(yǒu)效的功率调制方法。答(dá)案就是PWM，事实证明PWM是这些应用(yòng)的绝佳解决方案。
脉冲宽度调制是一种通过更改脉冲宽度而不是更改信号频率来调制功率的方法。这将使用(yòng)数字電(diàn)路而不是模拟電(diàn)路来产生可(kě)变電(diàn)压。数字電(diàn)路通常仅产生两个電(diàn)压：高電(diàn)压和低電(diàn)压，或开和关。為(wèi)了从数字信号产生PWM功率，信号被分(fēn)解為(wèi)ON和OFF。脉冲周期的持续时间是恒定的，但是脉冲处于ON或OFF状态的时间会改变。
脉冲的ON或高状态称為(wèi)“占空比”，这对于产生可(kě)变功率非常重要。例如，占空比為(wèi)50％意味着脉冲的一半处于高電(diàn)平状态，而另一半则处于低電(diàn)平状态。如果信号的高态為(wèi)5伏，低态為(wèi)0伏，则输出電(diàn)压将為(wèi)2.5伏。由于总脉冲时间是恒定的，因此25％的占空比将导致四分(fēn)之一的脉冲处于高状态，而四分(fēn)之三的脉冲将处于低状态。这将為(wèi)您提供1.25伏的输出。通过改变占空比，可(kě)以改变電(diàn)压输出。
PWM是一种非常有(yǒu)效的数字控制功率的方法。尽管许多(duō)PWM電(diàn)路是使用(yòng)不同的时序芯片构建的，但微处理(lǐ)器芯片中也有(yǒu)PWM输出。计算机CPU中内置的PWM功能(néng)在控制变速风扇電(diàn)机或LED方面非常有(yǒu)用(yòng)。例如，对于LED，当向它们施加電(diàn)流时，它们是非線(xiàn)性的，仅用(yòng)50％的電(diàn)流就不会产生50％的光。这使LED难以通过改变電(diàn)流来控制，而使用(yòng)PWM则可(kě)以对光水平进行更線(xiàn)性的控制。接下来，我们将看一些关于如何布置微控制器PWM電(diàn)路的想法。
从微控制器布置PWM電(diàn)路类似于在印刷電(diàn)路板上布置其他(tā)类型的電(diàn)源電(diàn)路; 负载设备应放置在靠近PWM输出的位置，以最小(xiǎo)化阻抗。提前对布局进行布局规划对于充分(fēn)利用(yòng)冷却风扇并确保较大的组件不会阻塞流向控制器或其他(tā)矮型组件的空气流至关重要。另外，还要确保将PWM電(diàn)路与其他(tā)敏感電(diàn)路隔离开来，并尽可(kě)能(néng)避免在PWM電(diàn)路下方布線(xiàn)其他(tā)電(diàn)路。使用(yòng)内部接地层作為(wèi)对其他(tā)信号层的屏蔽也是一个好主意。