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PWM微控制器：PCB布局提示和配置
一個(gè)完美的例子是脈寬調(diào)制（PWM），與其他效率較低的調(diào)制方法相比，它可以產(chǎn)生可變水平的功率。PWM的原理被用于許多應(yīng)用中，例如電信，音頻效果和照明，以及可通過微控制器生成PWM信號的電子設(shè)備。讓我們看一下PWM的電子效應(yīng)，以及如何最好地布置PWM微控制器的電路。
傳統(tǒng)上，可變功率是通過連接到電動機(jī)或任何正在運(yùn)行的設(shè)備的變阻器來控制的。對于電動機(jī)，變阻器會調(diào)節(jié)流經(jīng)電動機(jī)的電流量以產(chǎn)生不同的速度。盡管這已經(jīng)奏效了（例如帶腳踏板的縫紉機(jī)等較舊的設(shè)備），但效率也很低。變阻器將通過轉(zhuǎn)換成熱量而浪費(fèi)的功率浪費(fèi)了。
這種類型的控制是模擬系統(tǒng)的典型功能。例如，采用線性電源，由于要控制的電流量，線性電源可能在其運(yùn)行中產(chǎn)生大量熱量。由于需要操作數(shù)字系統(tǒng)，例如小型風(fēng)扇電動機(jī)，燈和其他設(shè)備，因此需要另一種更有效的功率調(diào)制方法。答案就是PWM，事實(shí)證明PWM是這些應(yīng)用的絕佳解決方案。
脈沖寬度調(diào)制是一種通過更改脈沖寬度而不是更改信號頻率來調(diào)制功率的方法。這將使用數(shù)字電路而不是模擬電路來產(chǎn)生可變電壓。數(shù)字電路通常僅產(chǎn)生兩個(gè)電壓：高電壓和低電壓，或開和關(guān)。為了從數(shù)字信號產(chǎn)生PWM功率，信號被分解為ON和OFF。脈沖周期的持續(xù)時(shí)間是恒定的，但是脈沖處于ON或OFF狀態(tài)的時(shí)間會改變。
脈沖的ON或高狀態(tài)稱為“占空比”，這對于產(chǎn)生可變功率非常重要。例如，占空比為50％意味著脈沖的一半處于高電平狀態(tài)，而另一半則處于低電平狀態(tài)。如果信號的高態(tài)為5伏，低態(tài)為0伏，則輸出電壓將為2.5伏。由于總脈沖時(shí)間是恒定的，因此25％的占空比將導(dǎo)致四分之一的脈沖處于高狀態(tài)，而四分之三的脈沖將處于低狀態(tài)。這將為您提供1.25伏的輸出。通過改變占空比，可以改變電壓輸出。
PWM是一種非常有效的數(shù)字控制功率的方法。盡管許多PWM電路是使用不同的時(shí)序芯片構(gòu)建的，但微處理器芯片中也有PWM輸出。計(jì)算機(jī)CPU中內(nèi)置的PWM功能在控制變速風(fēng)扇電機(jī)或LED方面非常有用。例如，對于LED，當(dāng)向它們施加電流時(shí)，它們是非線性的，僅用50％的電流就不會產(chǎn)生50％的光。這使LED難以通過改變電流來控制，而使用PWM則可以對光水平進(jìn)行更線性的控制。接下來，我們將看一些關(guān)于如何布置微控制器PWM電路的想法。
從微控制器布置PWM電路類似于在印刷電路板上布置其他類型的電源電路; 負(fù)載設(shè)備應(yīng)放置在靠近PWM輸出的位置，以最小化阻抗。提前對布局進(jìn)行布局規(guī)劃對于充分利用冷卻風(fēng)扇并確保較大的組件不會阻塞流向控制器或其他矮型組件的空氣流至關(guān)重要。另外，還要確保將PWM電路與其他敏感電路隔離開來，并盡可能避免在PWM電路下方布線其他電路。使用內(nèi)部接地層作為對其他信號層的屏蔽也是一個(gè)好主意。