一、什么是PWM

脉冲宽度调制（PWM），简称脉宽调制，系指借助微处理器数字输出对模拟电路实施控制的一种高效方法，其在从测量、通信至功率控制与转换等多个领域具有广泛应用。

二、PWM的参数

PWM的频率与周期

PWM的频率是指在1秒钟内，信号从高电平到低电平再回到高电平的次数，即一秒钟内PWM的周期数，单位为赫兹（Hz）。
PWM的周期T与频率f之间的关系为：
T=1/f
若频率为50Hz，即一个周期为20毫秒，那么一秒钟内就有50个PWM周期。

占空比

占空比是指在一个脉冲周期内，高电平时间与整个周期时间的比例，单位为百分比（0%-100%）。如下图中所示，周期是脉冲信号的时间，一秒钟内的周期T次数等于频率f。脉宽时间是指高电平时间。

在上图中，脉宽时间占总周期时间的比例即为占空比。例如，若周期时间为10毫秒，脉宽时间为8毫秒，那么占空比为8/10=80%，这就构成了占空比为80%的脉冲信号。
PWM就是脉冲宽度调制，通过调节占空比就可以调节脉冲宽度。

三、PWM原理

以STM32单片机为例，其输入输出（IO）口能够输出高电平和低电平。假设高电平为5V，低电平为0V，若要输出不同范围的模拟电压，则需利用脉宽调制（PWM）技术。通过调整IO口输出方波的占空比，进而实现数字信号向模拟电压信号的转换。在此过程中，电压以脉冲序列形式加到模拟负载上。接通时，输出高电平1；断开时，输出低电平0。在接通状态下，直流供电输出；在断开状态下，直流供电中断。通过控制接通与断开时间，理论上可以输出任意不大于最大电压值5V的模拟电压。

举例来说，当占空比为50%时，高电平时间占一半，低电平时间占一半。在一定频率下，可得到2.5V的模拟输出电压。当占空比为75%时，得到的电压为3.75V。

总之，在一定频率下，通过调整不同的占空比，便可获得不同大小的输出模拟电压。脉宽调制（PWM）正是基于此原理实现数字信号与模拟信号的转换。

四、PWM Generator模块

从simulink模块库拖入一个PWM Generator模块，其参数配置如下所示：

PWM Generator模块通过比较载波和占空比来确定输出高波或低波。当占空比大于载波计数器值时，PWM发生器模块输出1，否则输出0。占空比作为模块外部输入，即DC端口。载波则通过模块内部参数Carrier counter设定。
PWM Generator模块支持三种载波计数器来改变PWM输出的初始输出或相位。
1. 上行计数器（Up counter）
PWM输出信号在周期开始时初始化。这张图显示了载波计数器信号和相应的PWM输出。

2. 下行计数器（Down counter）
PWM输出信号在周期末初始化。这张图显示了载波计数器信号和相应的PWM输出。

3. 上下行计数器（Up-down counter）
PWM输出信号在周期的中途初始化。这张图显示了载波计数器信号和相应的PWM输出。

模块其他参数解释

Timer period-定时器周期

当“载波计数器”选择“上行计数器”或“下行计数器”时，“定时器周期(秒)”参数设置为1/f。

其中f为开关频率。
以控制LED灯为例，一般人眼睛对于80Hz以上刷新频率则完全没有闪烁感，那么我们平时见到的LED灯，当它的频率大于50Hz的时候，人眼就会产生视觉暂留效果，基本就看不到闪烁了，而是误以为是一个常亮的LED灯。假设f=50HZ，f的物理意义为LED灯每秒闪烁50次。那么Timer period=1/f=0.02s，即每0.02s闪烁一次。
如果选择“载波计数器”为“上下行计数器”，则“定时器周期(秒)”参数为1/2f。
Timer period=1/2f=0.01s。

Phase delay (s)-相位延迟（秒）

相位延迟，单位是秒。添加一个相位延迟来改变计数器的初始状态。
值默认为0，非负数。

Sample time-块采样时间

对于连续时间模拟，设置为零。对于离散时间仿真，为了保证生成的信号有足够的分辨率，指定一个小于或等于Tper/10的正值，其中Tper为Timer period(s)。
若采用上面的设置Timer period=0.02s，则Sample time可设置为0.002。
需要注意的是，模型中各个模块的采样步长必须为模型指定的固定步长的整数倍。

即这里的固定步长 *n（n=1，10，100）应等于Sample time。

仿真

设定好模块参数后，根据输入占空比的变化就可以得到变化的PWM波。

假设使用PWM波控制LED灯在开关关闭后5秒内亮度逐渐变小最后熄灭。模型搭建如下：

通过一个倒计时模块，在5S内改变DC的值从1变为 0。
开关由1跳变为0时倒计时开始，每执行一次减法DC减少0.0004，这个值由仿真步长、采样时间Sample time和延时熄灭时间T=5s共同决定。仿真步长为0.002s，5s则需要2500步，Sample time与仿真步长相同，每一个步长执行一次采样，则DC从1到0需要执行2500步，每一步自减1/2500=0.0004。

结果如下：

五、 参考：

PWM原理及其应用