PWM波变直流电压（请教各位前辈）

只看该作者 · 2017-2-3 15:26

通过RC电路，将幅值为5V，频率为10KHz，占空比为50%的PWM信号，转换为幅值为2.5V的直流电压信号，电路仿真如下所示：
按我个人的理解：确保RC的时间常数远大于PWM波周期情况下，则可以算得转换后的直流电压。Vout=(VH-VL)*D
(VH:PWM高电平；VL：PWM低电平；D：占空比)

试验中： 1：我选的R=30K，C=1uF，输出结果为2.5V直流信号（无纹波）
2：如果我选择R=3K，C=10uF的话，输出结果也为2.5V直流信号（无纹波）
3：但是，当我PWM信号的频率为1Hz时候，输出结果为三角波。
我想知道：1和2有什么区别吗？R和C该怎么选取，谢谢！

3万 · 2017-2-3 15:44

区别有二：
一、10uF电容和1uF电容价格不同，同类电容10uF比较贵。但30千欧电阻和3千欧电阻价格相同。
二、你的仿真负载电阻为无穷大，但实际负载不可能为无穷大。在负载电阻为有限值情况下，选用较小的滤波电阻可以使负载带来的误差稍小一些。

只看该作者 · 2017-2-3 16:02

maychang 发表于 2017-2-3 15:44
区别有二：
一、10uF电容和1uF电容价格不同，同类电容10uF比较贵。但30千欧电阻和3千欧电阻价格相同。
二、 ...

前辈，RC的选取，应该与PWM的频率有关，如果是低频情况下（如：f=10Hz）,RC的选取？？？仿真输出结果为三角波或者方波。有没有什么经验的选取方法呢？谢谢。

1万 · 2017-2-3 16:26

可以参照正弦波的RC＝10B的经验取值，B是宽度，起码要两阶。

3万 · 2017-2-3 16:51

lihua=LC 发表于 2017-2-3 16:02
前辈，RC的选取，应该与PWM的频率有关，如果是低频情况下（如：f=10Hz）,RC的选取？？？仿真输出结果为三 ...

RC之积叫时间常数，它的值选用多少与PWM频率有关，也就是你的理解：“确保RC的时间常数远大于PWM波周期情况”。
现在你的PWM频率10kHz，即周期0.1ms。你的RC时间常数30千欧乘以1uF等于30ms，是PWM周期的300倍，可以认为“远大于”。

3万 · 2017-2-3 16:56

lihua=LC 发表于 2017-2-3 16:02
前辈，RC的选取，应该与PWM的频率有关，如果是低频情况下（如：f=10Hz）,RC的选取？？？仿真输出结果为三 ...

频率较低(例如10Hz)，仍然是要求RC时间常数远大于PWM频率。
不过，仍选300倍的话，此时RC数值较大。这种情况应该考虑4楼captzs的建议：把倍数选小一些(他建议10倍)，但用二阶甚至三阶。

1万 · 2017-2-3 18:28

1和2的内阻不同，带负载能力不同。根据负载的需要来选取RC。

只看该作者 · 2017-2-3 22:39

maychang 发表于 2017-2-3 16:56
频率较低(例如10Hz)，仍然是要求RC时间常数远大于PWM频率。
不过，仍选300倍的话，此时RC数值较大。这种 ...

为何要用二阶甚至三阶?

3万 · 2017-2-3 23:01

本帖最后由 maychang 于 2017-2-4 05:46 编辑

电子0 发表于 2017-2-3 22:39
为何要用二阶甚至三阶?

RC时间常数10倍于PWM周期，用一阶的话，输出仍有少量纹波，具体多少请自行计算。二阶显然纹波小得多。
另外，纹波衰减到相同比例，如果PWM占空比变化，二阶比一阶能够更快达到新的平衡。

1万 · 2017-2-3 23:44

同样RC常数，两阶的积分效果好。附件两阶用电容0.1u+0.1u，一阶用0.3u，效果才接近。

只看该作者 · 2017-2-4 21:55

maychang 发表于 2017-2-3 23:01
RC时间常数10倍于PWM周期，用一阶的话，输出仍有少量纹波，具体多少请自行计算。二阶显然纹波小得多。
另 ...

谢谢，前辈

只看该作者 · 2017-2-4 21:55

captzs 发表于 2017-2-3 23:44
同样RC常数，两阶的积分效果好。附件两阶用电容0.1u+0.1u，一阶用0.3u，效果才接近。
...

谢谢，前辈。

3万 · 2017-2-5 21:21

king5555 发表于 2017-2-4 22:10
一阶就可以了，R×C弄大则漣波越小相的比較慢上升到基线，由10楼看得出一阶就够了，除非是LC的多阶会有更好 ...

“RC多阶的斜率并未改变”
？？？？
那还能叫多阶么？

1万 · 2017-2-5 22:06

lihua=LC 发表于 2017-2-4 21:55
谢谢，前辈。

正弦波频率不变，宽度就一样，积分RC常数的选择就容易。经验取值是积分RC=10B，微分RC=B/10。

而频率一样的PWM码片，占空10%和90%的脉宽相差9倍，RC的选择就难于兼顾，经验取值以宽度小的为基准。频率1KHz，10%的宽度B=0.1ms，如果RC=10B=1ms，则R=1K，C=1uf，则RC=(1e+3)(1e-6)=1e-3s。附件仿真是一阶与两阶的比对，要求高的再加一阶，也就是M大所讲的2～3阶。假如用一阶R=1K，C=2uf，则波纹较大。

3万 · 2017-2-5 22:35

king5555 发表于 2017-2-5 22:27
无源RC多阶主要用在相移，但是主波与二次波的电压衰減比例并未改变。因此多阶仍旧是多阶，不是多了就变好 ...

“无源RC多阶主要用在相移，但是主波与二次波的电压衰減比例并未改变”
哪儿跟哪儿啊？
此等小事，也要麻烦HWM？
今日已晚，明日再说。

1万 · 2017-2-5 22:59

本帖最后由 captzs 于 2017-2-6 08:46 编辑

网上说积分常数经验取值5～10倍宽度，我想如果B=10%的矩形波，RC=5B即半周期，宽度小于0.5T脉冲，电容充电最大半周期，然后放电半周期基本已完，下一周期又从0充电；如果取10B，电容还没有放完电，随后到来的脉冲又充电，电压叠加，电量积累就快，几个周期后达到平衡，电容电压高位就在同一水平，低位也同一水平，成了固定直流分量的三角形波。这是一阶积分的情况。
这里仅从常数考虑，如果象shalixi所说的考虑带负载能力，多阶积分各阶的电容电阻的取值调整就可以有所侧重，后级电容多数取大。