脉冲宽度与平均电流
快速开关,让灯变暗
PWM 是 Pulse Width Modulation,脉冲宽度调制:改变每周期开启的时间比例,即占空比。LED 是 Light Emitting Diode,发光二极管。频率以赫兹(Hz)计,表示每秒周期数。
实验台
改变电路设置,预测读数,再检查挑战结果。这些是教学模型,每课都会说明模型的假设。
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工作原理
理想 5 V 脉冲,LED 压降 2 V,固定电阻。不模拟开关边沿、视觉与发热;亮度没有校准。
峰值电流 = (5 − 2)/R。平均电流 = 峰值 × 占空比/100。占空比固定时,频率只改变周期长度,不改变平均电流。 峰值公式针对开启的脉冲。0% 占空比没有开启脉冲,显示峰值为零。
难度
搭建 · 搭建
通电,设置 330 Ω、50% 占空比和 100 Hz,比较峰值与平均电流。
需要提示?
330 Ω; 50%; 100 Hz
探索 · 改变一个参数
得到平均 2–3 mA、峰值不超过 20 mA、频率至少 100 Hz。
需要提示?
330 Ω; 25%; 100 Hz → 2.27 mA
独立解题 · 完成挑战
得到平均 8–10 mA、峰值不超过 20 mA、频率至少 200 Hz。
需要提示?
200 Ω; 60%; 200 Hz → 9 mA
延伸阅读与电路配方
快速开关,让灯变暗
有用的规律
25% 占空比表示每周期导通四分之一,峰值不变。
模型之外
实际驱动器必须承受脉冲电流;快速开关不会自动让过大的峰值变安全。
值得避开的误区
PWM 不能替代 LED 限流电阻。
占空比保持 50%,频率加倍,平均电流会……
- 加倍
- 减半
- 不变
延伸阅读
开启时间的比例未变,仅每个周期的长度改变。