传统功率调制系统的问题。

PWM如何成为更好的功率调制解决方案。

PWM电路的布局技巧。

为了给他们的飞行器提供动力，莱特兄弟需要一个更好的发动机，所以他们制造了它

为了实现第一次成功的动力飞行，莱特兄弟面临着许多必须解决的问题。其中最主要的任务是找到一种至少能产生8马力、重量小于200磅的发动机。由于汽车市场上没有任何符合这些规格的产品，他们决定自己发明和制造。结果，这台发动机产生了12马力，重180磅，比他们最初的预期要好。就像他们说的，剩下的都是历史了。

“肯定有更好的方法，”这句话是发明者赖以发展的;一个完美的例子是脉宽调制(PWM)这是用来产生可变水平的功率，相对于其他不太有效的调制方法。PWM的原理被用于许多应用，如电信、音频效果和照明，以及在电子领域，PWM信号可以由微控制器产生。让我们来看看PWM的电子效应，以及如何最好地布局PWM微控制器的电路。

传统上，可变功率是通过连接到电机或正在操作的任何设备的变阻器来控制的。在电机的情况下，变阻器调整通过电机的电流产生不同的速度。尽管这种方法行之有效——就像带脚踏板的缝纫机等老式电器一样——但效率也很低。变阻器将被限制的能量转化为热量而浪费掉。

这种类型的控制是典型的模拟系统。例如，以线性电源，由于被控制的电流量，它们在运行中会产生大量的热量。由于需要操作数字系统，如小型风扇电机、灯和其他设备，需要另一种更有效的调节功率的方法。答案是PWM，它已被证明是这些应用的优秀解决方案。

电源元件及其在电路板上的布线。

脉宽调制是一种通过改变脉宽而不是改变信号频率来调制功率的方法。这个生产可变电压用数字电路代替模拟电路。数字电路通常只产生两个电压:高电压和低电压，或开电压和关电压。为了从数字信号中创建PWM电源，信号被分解为ON和OFF部分。脉冲周期的持续时间是恒定的，但是脉冲处于ON或OFF状态的时间量是改变的。

脉冲的开或高状态被称为“占空比”，它对如何产生可变功率很重要。例如，50%占空比意味着脉冲的一半处于高状态，而另一半处于低状态。如果信号的高电平为5伏，低电平为0伏，则输出电压为2.5伏。由于总脉冲时间是恒定的，25%占空比将导致四分之一的脉冲处于高状态，而四分之三的脉冲处于低状态。这将给你一个1.25伏的输出。通过改变占空比，可以改变电压输出。

PWM是一种非常有效的功率数字化控制方法。虽然许多PWM电路是使用不同的定时芯片构建的，但在微处理器芯片中也有PWM输出。计算机cpu内置的PWM功能在控制变速风扇电机或led时非常有用。以led为例，当电流施加到它们上时，它们是非线性的，只有50%的电流不会产生50%的光。这使得LED更难以通过改变电流来控制，而使用PWM，取而代之的是，将对光电平进行更线性的控制。接下来，我们将看看如何布局微控制器PWM电路的一些想法。

使用约束管理器来控制电源路由宽度是一个很大的帮助。

从微控制器布局PWM电路类似于布局其他类型的电路印刷电路板上的电源电路；负载器件应靠近PWM输出，以减少阻抗。提前规划布局非常重要，可以充分利用冷却风扇，并确保较大的部件不会阻碍空气流向控制器或其他低轮廓部件。还要确保将PWM电路与其他敏感电路隔离，并尽可能避免在PWM电路下面布线其他电路。使用内部地平面作为其他信号层的屏蔽也是一个好主意。

也许最重要的事情是确保你使用的是最先进的PCB设计系统可用于设计PWM或其他复杂的数字电源电路。OrCAD PCB Designer拥有示意图，布局和SPICE工具，您将需要在第一次正确完成工作。此外，使用OrCAD的约束管理系统，您将对PWM电路的电源网络路由设计有更多的控制。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．