#针对PWM的学习记录，进行梳理

目录

一.PWM是什么，有什么用

二.PWM输入捕获/互补输出/输出比较功能（基于STM32）

1.输入捕获

2.互补输出

3.输出比较

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一.PWM是什么，有什么用

1.PWM啥意思（结合deepseek深度思考）

PWM（脉宽调制）通过调节占空比来控制功率开关器件的导通时间，最终实现输出电压的稳定，其核心原理是 通过快速开关的周期性通断，控制能量的平均输出。

 1. PWM的基本原理
    占空比（Duty Cycle：指一个周期内开关导通时间（高电平时间）与整个周期时间的比值。  
     公式：  
     占空比 = （导通时间\周期时间）*100% 
     开关频率：PWM信号的周期倒数（10Hz=表示每秒开关10次）。  
     频率越高，输出纹波越小，但开关损耗可能增加。

 2. 功率开关器件的导通控制
     功率开关器件（如MOSFET、IGBT）在导通时允许电流流过，截止时阻断电流。  
     通过PWM控制导通时间：  
     占空比大 → 导通时间长 → 平均输出电压高。  
     占空比小 → 导通时间短 → 平均输出电压低。  
     例如：  
     若输入电压为12V，占空比为50%，则平均输出电压约为6V。  
     占空比为75%时，平均输出电压约为9V。

 3. 如何实现“输出电压稳定”
    关键在于 闭环反馈控制，典型应用场景是开关电源（如BUCK、BOOST电路）：  
    步骤1：采样输出电压
    通过电阻分压或传感器实时监测输出电压Vout。  
    步骤2：与参考电压比较
    将采样电压与目标参考电压（Vref，如5V）输入误差放大器，生成误差信号。  
    步骤3：动态调整占空比
    若 Vout< Vref→ 增大占空比 → 导通时间延长 → 提升输出电压。  
    若 Vout > Vref→ 减小占空比 → 导通时间缩短 → 降低输出电压。  
    步骤4：周期性调节
    PWM控制器根据误差信号实时调整占空比，直到输出电压稳定在目标值。

 4. 举例说明（BUCK降压电路）
     输入电压Vin：24V  
     目标输出电压Vout：12V  
     理论占空比：  
     D = Vout/Vin = 12/24= 50% 
     实际运行：  
     当负载突然增大 → Vout下降 → 控制器检测到误差 → 占空比增大至55% → 输出恢复12V。  
     当输入电压波动（如24V→22V）→ 占空比自动调整至更高值（如55%）以补偿输入降低的影响。

二.PWM输入捕获/互补输出/输出比较功能（基于STM32）

1.输入捕获

（STM32系列）应用于脉冲跳变沿时间测量， PWM 输入测量。选定输入通道，确定触发信号，然后设置触发信号的极性即可，因为是PWM 输入的缘故，另一路信号则由硬件配置，无需软件配置，从软件上来说，用 PWM 输入模式测量脉宽和周期更容易，付出的代价是需要占用两个捕获寄存器。

2.互补输出/输出比较（重点！常用）

应用：

• 电机控制（调节转速）。

• LED调光（调节亮度）。

• 直流调压电源（调节输出电压）。

• ⾳频信号⽣成（DAC模拟）。

通过定时器⽣成PWM信号，通常⽤于控制外部设备（如电机、LED亮度、电源开关等）。其核⼼原理是通过⽐较定时器计数器（CNT）和⽐较寄存器（CCR）的值，⽣成占空⽐可调的PWM波形。

⼯作原理

1. 计数器（CNT）：定时器的计数器从0开始递增（或递减），直到达到⾃动重装载值（ARR）。

2. ⽐较寄存器（CCR）：⽤⼾设置⼀个⽐较值，当CNT与CCR匹配时，触发输出电平变化。

3. 输出模式：

◦ PWM模式1：CNT < CCR时输出⾼电平，CNT ≥ CCR时输出低电平。

◦ PWM模式2：CNT < CCR时输出低电平，CNT ≥ CCR时输出⾼电平

配置步骤（以STM32为例）

1. 配置定时器时钟和预分频器。

2. 设置⾃动重装载值（ARR）决定PWM频率。

3. 设置⽐较寄存器（CCR）决定占空⽐。

4. 选择PWM模式并启动定时器。

代码实现

eg:TIM2，CH4单通道，输出比较配置见下：

void PWM_Configuration(void)
{
	 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
  /* TIM2 clock enable */
  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE);
  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 ;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

  RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2, ENABLE);
  TIM_TimeBaseInitTypeDef  TIM_TimeBaseStructure;
  
  PrescalerValue = (uint16_t) (SystemCoreClock / 24000000) - 1;
  
  RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div2, RCC_PLLMul_9);  // (16MHz/2) *9 = 72MHz
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;       // ?????1MHz
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = PrescalerValue;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;
  TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up;

  TIM_TimeBaseInit(TIM2, &TIM_TimeBaseStructure);

  TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCInitStructure;
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;
  TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable;
  TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;
  /* PWM1 Mode configuration: Channel2 */
  
  TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 0;

  TIM_OC2Init(TIM2, &TIM_OCInitStructure);

  TIM_OC2PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);
  TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);
 
}

void PWM_Configuration_wjtest(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    TIM_TimeBaseInitTypeDef Tim2_st;
    TIM_OCInitTypeDef  TIM_OCst;
    /* Enable Clock */
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA ,ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    /* Gpio Init */
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    /* Time Config :
        in STM32F103x_data sheet, PA3 AF is TIM5_CH4 or TIM2_CH4 */
    /* Clock Enble */
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM2,ENABLE);
    
    Tim2_st.TIM_Prescaler = 72-1;/* 7200-1; */  /* PSC */
    Tim2_st.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Down;
    Tim2_st.TIM_Period = 100;/* 10000-1; */  /* ARR */
    Tim2_st.TIM_ClockDivision = TIM_CKD_DIV1;
    Tim2_st.TIM_RepetitionCounter = 0;  /* Only advanced Timer have. */

/* 
T = (ARR + 1) * (1 / CLK_cnt)
  = (1000 - 1 + 1) * (1 / 1MHz)
  = 1000 * (1 / 1000000 s)
  = 0.001 s
  = 1 ms
 */
    TIM_OCst.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;  /* ?????PWM??1 */
    TIM_OCst.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; /* ?????? */
    TIM_OCst.TIM_OutputNState = TIM_OutputNState_Enable; /* ?????????? */
    TIM_OCst.TIM_Pulse = 50;/* 5000; */      /* ?????????? */
    TIM_OCst.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_Low;  /* ????????????????? */
    TIM_OCst.TIM_OCNPolarity = TIM_OCPolarity_Low; /* ????????????????????? */
    TIM_OCst.TIM_OCIdleState = TIM_OCIdleState_Set;  /* ???????????????????? */
    TIM_OCst.TIM_OCNIdleState = TIM_OCNIdleState_Reset; /* ???????????????????????? */

    /* Tim2 Init. */
    TIM_TimeBaseInit(TIM2,&Tim2_st);

    TIM_OC4Init(TIM2, &TIM_OCst);
    TIM_OC4PreloadConfig(TIM2, TIM_OCPreload_Enable);

    TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);	
    // ????????????????????????????????
    TIM_CtrlPWMOutputs(TIM2, ENABLE);
    
}