最近在尋思用樹莓派控制電機速度，電機預估電壓是24V，電流是10A，以這樣的配置需要個無極調速控制器控制電機轉速，看了下相關的控制器價格也不貴，十多塊錢就能整一塊。然后，相關的無極調速有提供PWM控制的。

然后說到調速控制這一塊，一般來說，低功率電路，比如5V/1A，3V/1A這樣的電路，通常直接接個電位器進行控制就行了，而對于大功率電路，比如100W，200W這樣的，通常來說就需要個通過低電壓控制高電壓電路了。一般來說，直接通過一個大功率三極管就能通過低電壓的無極電壓電流調節從而控制高電壓電流的電路。但是實際上的放大電路還是比較復雜的，我非科班出身，關于這塊目前也沒有做過深入研究其根本原因和原理，暫且不談。另外就是數字電路來控制大功率電器，那么也需要低電壓通過放大電路來進行控制。

以此為前提，那么就問題來了，數字電路怎么能做到控制電壓電流大小。首先看物理電位器的調節原理就是控制電路中的電阻來控制整個電路中的電流和電壓大小，這個好理解。而在數字電路中，則是通過PWM（Pulse width modulation），中文意思是脈沖寬度調制。

PWM

從字面理解PWM，一開始看到其實是不太好理解的，我一開始也是弄得云里霧里的，這里用我自己所理解的方式進行梳理一下。

首先：

數字電路輸出都是高/低電平，高電平可以假定為1，低電平假定為0，也就是低電平情況電路中沒有電流電壓流動。至于具體的這個高電平，對應的是多少電壓，那么我這以樹莓派為例，樹莓派有好幾個引腳，有的引腳輸出的是3.3V電壓，有的引腳輸出的是5V，那么對應的相關高低電平就是：3.3:0，5:0。

數字電路是有頻率的，這個以我的理解，就是一個時鐘周期（1秒）內電流分成多少次流動，也就是一個時鐘周期內電流分成多少次傳遞，如10MHZ，那么就是一個時鐘周期內把電流分成10M次進行傳遞。

然亦有以上兩點基礎知識之后，那么就很容易理解PWM了。理解PWM之前，還需要理解個叫做空占比的概念。空占比的意思是在單位時間內輸出的低電平次數占所有電平次數（高電平輸出次數+低電平輸出次數）的比率，如10MHZ的電路，如果空占比為0.1，那么就有1M次是輸出低電平的，9M次是輸出高電平的。

PWM的理念就是，本來是5V/16MA的電路，那么，我在單位時間內，本來10M次都是輸出高電平，但是假設空占比為0.8，也就是說，相當于這10M次其中有8M=10M*0.8次是輸出低電平。然后就顯而易見的可知，單位時間內流過的電流為2M=10M-8M次，也就是實際在單位時間內傳送電流的時間只占了0.2。也就是說，原本的5V/16MA的電路如今在單位時間內就傳送了5V/16MA*0.2=1V/3.2MA，從而達到了降壓限流的目的了。

程序控制空占比

如果說樹莓派的話，本身是有幾個接口可以調用系統提供的庫來直接輸出PWM的，拋開這點不談，如果說自己來處理的話，用程序來控制，類似于如下偽代碼：

頻率 = 10MHZ

一個電平在單位時間內的傳送時間 = 1 / 頻率

空占比 = 0.8

while True：

輸出高電平（）

持續等到高電平輸出時間 = 一個電平在單位時間內的傳送時間 * （1-空占比）

輸出低電平（）

持續等到低電平輸出時間 = 一個電平在單位時間內的傳送時間 * 空占比

實際上PWM的算法有很多，而在不同的電路控制中可能會有不同的限制，如最簡單的例子，如LED燈控制，如果空占比為0.5，那么1秒內，如果前面0.5秒輸出高電平，后面0.5秒輸出低電平。雖然來說，單位時間內平均電壓和電流為實際電壓電流的一半，但是，人眼就非常明顯的能感受到LED在閃爍，因為人眼要能感受到畫面不閃爍，畫面刷新率最起碼要達到24HZ。所以，需要把高低電平在單位時間內最起碼還要拆分成24份，然后每一份時間內，再按照空占比進行時間拆分，再在自己的時間內輸出高電平和低電平。也就是說，把按照空占比輸出的高/低電平作為一個基礎操作的話，單位時間內能做越多操作，電壓和電流也就越穩定，當然，這里我也只是在樹莓派上做了實際驗證，對于實際的相關數學驗證沒有做過。