PWM（脉宽调制）作为一种广泛应用的信号控制技术，其核心要素之一便是占空比。深入理解占空比的概念、计算方法以及在不同应用场景中的作用，对于掌握 PWM 技术至关重要。
一、占空比的概念
占空比（Duty Cycle）是用于衡量周期性信号中特定状态（通常为高电平）在一个完整周期内所占时间比例的参数。
具体而言，它反映了信号处于高电平状态的时间与整个周期时间的比值，以百分比形式呈现，范围在 0% 至 100% 之间。
具体而言，它反映了信号处于高电平状态的时间与整个周期时间的比值，以百分比形式呈现，范围在 0% 至 100% 之间。
其计算公式为：
占空比 =（脉冲高电平持续时间（Ton）/ 脉冲周期（T））×100%
其中，脉冲高电平持续时间（Ton）是指脉冲信号维持高电平状态的时长；脉冲周期（T）则是信号从起始点到再次重复所需的时间，等于高电平时间与低电平时间之和。
例如，若某脉冲信号的高电平持续时间为 6 毫秒（ms），周期为 10 毫秒（ms），则其占空比为（6/10）×100% = 60%。
二、PWM 与占空比的关系
PWM 技术通过调节信号的占空比来实现对电路输出的精准控制。在电路控制领域，PWM 应用广泛，涵盖模拟信号数字化、电机速度调控以及灯光亮度调节等多个方面。
在实际应用中，通过改变控制器设置或调整硬件连接方式，能够实现对 PWM 信号占空比的有效控制。以单片机为例，其通常配备专门的 PWM 通道用于输出脉宽调制信号，借助软件设定相应数值，即可灵活改变 PWM 信号的占空比，进而满足不同电路输出控制需求。
三、应用场景分析
电机控制
占空比与电机平均电压呈正相关关系，占空比越大，电机获得的平均电压越高，进而导致电机转速加快。在电机控制应用中，需根据电机性能及实际需求选择合适的 PWM 信号频率范围，一般在 50Hz 至 20kHz 之间。这一频率范围旨在平衡电机运行的稳定性与能耗，确保电机在高效、稳定的状态下运行。
LED 调光
借助高频 PWM 信号（频率大于 80Hz），通过调节占空比可实现对 LED 亮度的无极调节，且不会产生肉眼可见的闪烁现象。当占空比增大时，LED 的亮态时间延长，人眼感知到的亮度也随之增加；反之，占空比减小，LED 亮度降低。
电源转换
在 BUCK（降压）或 BOOST（升压）等电源转换电路中，占空比的调节对输出电压与输入电压的比值起着关键作用。通过精确控制 PWM 信号的占空比，可实现对输出电压的精准调节，满足不同负载对电压的需求，提高电源转换效率及稳定性。
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