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技術專題
PWM微控制器：PCB布局提示和配置
一個完美的例子是脈寬調制（PWM），與其他效率較低的調制方法相比，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信號的電子設備。讓我們看一下PWM的電子效應，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或任何正在運行的設備的變阻器來控制的。對于電動機，變阻器會調節(jié)流經(jīng)電動機的電流量以產(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等較舊的設備），但效率也很低。變阻器將通過轉換成熱量而浪費的功率浪費了。
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)，例如小型風扇電動機，燈和其他設備，因此需要另一種更有效的功率調制方法。答案就是PWM，事實證明PWM是這些應用的絕佳解決方案。
脈沖寬度調制是一種通過更改脈沖寬度而不是更改信號頻率來調制功率的方法。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)生兩個電壓：高電壓和低電壓，或開和關。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)時間是恒定的，但是脈沖處于ON或OFF狀態(tài)的時間會改變。
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。由于總脈沖時間是恒定的，因此25％的占空比將導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序芯片構建的，但微處理器芯片中也有PWM輸出。計算機CPU中內置的PWM功能在控制變速風扇電機或LED方面非常有用。例如，對于LED，當向它們施加電流時，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則可以對光水平進行更線性的控制。接下來，我們將看一些關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; 負載設備應放置在靠近PWM輸出的位置，以最小化阻抗。提前對布局進行布局規(guī)劃對于充分利用冷卻風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。使用內部接地層作為對其他信號層的屏蔽也是一個好主意。