數(shù)學通道的應用(十四)-負PWM控制下有效值的計算

論壇中有一個這樣的評論：“ 當組件由負PWM控制時，如何使用Picoscope軟件顯示組件上的“有效”電壓呢？”

我一直在對博世高壓柴油泵上的流量控制閥（VCV)進行測試，該閥門是通過負PWM信號進行控制的。在圖1中，B通道是VCV的負PWM控制信號，C通道是VCV 的電源電壓，D通道是流經(jīng)VCV的電流（電阻為3.3Ω）。我將負占空比數(shù)學通道應用在B通道上：duty（-B），大約為41％。我還添加了數(shù)學通道C-B，將電源電壓減去負PWM電壓，計算出VCV兩端的電壓差。如果存在電壓差，VCV中將會有電流流過（假設(shè)VCV可用）。

圖1 測量功能

PWM信號大約每秒變化143次（143 Hz），因此，如果要用萬用表測量該電壓，我不確定會顯示出什么數(shù)值！

我已經(jīng)用了兩個萬用表來測VCV，一個顯示4.65V DC（Fluke萬用表），另一個顯示5V DC（Megger萬用表）。出于好奇，我將萬用表切換到交流電擋位繼續(xù)測量，一個顯示8.08V AC非TRMS（Fluke萬用表）和9.05V AC TRMS（Megger萬用表）。查看圖1中的測量值（全部測量的是B通道負PWM信號），平均直流電為9.739 V，真均方根為12.35V，這是軟件的測量功能。與萬用表相比，示波器捕獲了各個波峰之間的信號，將這些數(shù)據(jù)整合并量化成一個測量值。圖1捕獲信號時的采樣率為2MS/s！繪制平均PWM波形：要繪制PWM的平均值波形，我們可以使用數(shù)學通道（integral（B））/ T，計算得出PWM平均值約為9.597 V（T是數(shù)學通道中的time）。這里提示一下，可以在PWM的上升沿使用觸發(fā)，預觸發(fā)時間設(shè)置為0%。這樣設(shè)置的話，軟件將從PWM信號某個周期內(nèi)較高的設(shè)定電壓值開始觸發(fā)，然后PWM信號向下傾斜，再到下一個上升沿。此時，當數(shù)學通道遇到下一個上升沿的時候，軟件將捕獲周期內(nèi)的平均值（請參見圖2）。

圖2 PWM平均值波形

根據(jù)歐姆定律，我在圖2中添加了數(shù)學通道（C-B）/3.3，這個公式測量的是在VCV兩端有效電壓下的理論電流值（峰值4.408 A）。

這個數(shù)學通道好處在于，它清楚地顯示了理論值和實際值之間的差異。這是因為我們沒有把VCV電路的阻抗、PCM控制和溫度考慮進去。在這種情況下，數(shù)學通道將電壓除以一個固定的電阻值（3.3Ω），因此瞬時電流變大，出現(xiàn)峰值。

采集到了PWM信號（B通道）之后，我們之前已經(jīng)演示了如何用數(shù)學通道（integral（B））/ T繪制PWM平均值波形。但是如何繪制B通道PWM信號有效值的曲線呢？
如圖3所示，我們使用的是數(shù)學通道sqrt（（integral（B * B）/ T）），繪制出了一條12.32 V 的RMS曲線圖。

圖3 PWM有效值波形