PWM控制电机转速的原理及相关寄存器值计算

使用定时器生成PWM方波控制电机转速的核心是通过调节占空比（高电平时间与周期的比值）来改变电机的平均电压，从而实现转速控制。以下是具体实现方法和参数（ARR、PSC、CCR）的计算流程：

名词：

频率：1秒多少次，Hz

周期：1次多少秒，s

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1. PWM控制电机转速的原理

• 占空比越大 → 平均电压越高 → 电机转速越快。

• PWM频率需根据电机特性选择：

  • 频率过低：电机会有振动或噪声。

  • 频率过高：开关损耗增加（但电机响应更平滑）。

  • 常见范围：1kHz ~ 20kHz（根据电机类型调整）。

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2. 定时器关键参数

在STM32等MCU中，定时器通过以下寄存器生成PWM：

• ARR（Auto-Reload Register）：（自动重装载寄存器）决定PWM的周期（最大值）。

• PSC（Prescaler）：（预分频器）分频定时器时钟，调整计数速度。

• CCR（Capture/Compare Register）：决定占空比（高电平时间），捕获/比较寄存器）则设置占空比，因为当计数器达到CCR值时，输出电平会翻转，从而改变高电平的时间。

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3. 计算公式

a. PWM频率公式

• fTIM​：定时器时钟频率（STM32通常为72MHz、48MHz等）。

• PSC：预分频值（0~65535）。

• ARR：自动重装载值（0~65535）。

b. 占空比公式

• CCRCCR：比较值（0~ARR）。

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4. 参数计算步骤

步骤1：确定PWM频率

根据电机特性选择目标频率（如10kHz）：

步骤2：计算PSC和ARR

假设定时器时钟 fTIM=72MHz，目标频率为10kHz：

• 分配策略：

  • 先选择 PSCPSC 值以限制ARR范围（通常 ARR<65535ARR<65535）。

  • 例如：设 PSC=71PSC=71，则：

步骤3：计算CCR

若需占空比为30%：

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5. 实际配置示例

假设使用STM32定时器（72MHz时钟），目标为10kHz PWM，占空比30%：

// 计算参数
PSC = 71;    // 预分频值
ARR = 99;    // 自动重装载值
CCR = 30;    // 比较值

// 初始化定时器
TIM_Handle.Instance->PSC = PSC;     // 设置预分频
TIM_Handle.Instance->ARR = ARR;     // 设置周期
TIM_Handle.Instance->CCR1 = CCR;    // 设置占空比（通道1）

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6. 注意事项

1. 分辨率：占空比最小变化量为 ​，ARR越大分辨率越高，但频率会降低。

2. 频率限制：确保 ​​。

3. 动态调整：运行时修改CCR可实时改变占空比，调整电机转速。

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7. 总结

• ARR 和 PSC 共同决定PWM频率。

• CCR 直接控制占空比。

• 调整流程：选频率 → 算PSC/ARR → 设CCR → 动态调节。

通过合理配置这三个参数，即可精确控制电机的转速和动态响应。