占空比计算器
计算PWM信号、电机控制应用和电力电子的占空比。支持基于时间和功率的计算，提供全面的波形分析和实用示例。
占空比计算器参数
选择计算模式（基于时间或功率），输入所需参数，然后点击计算以确定占空比百分比和相关数值。
什么是占空比？
占空比是电子学和信号处理中的基本概念，表示信号在一个完整周期内处于有效（高电平）状态的时间百分比。它以0%到100%的百分比表示，其中0%表示信号始终关闭，50%表示信号开启一半时间，100%表示信号始终开启。占空比在PWM（脉宽调制）应用、电机控制、电力电子和数字信号处理中至关重要。
关键特征：
- 占空比 = （脉冲宽度 / 周期）× 100%
- 范围从0%（始终关闭）到100%（始终开启）
- 50%占空比产生开关时间相等的方波
- PWM电机控制和功率调节的关键参数
- 决定开关应用中的平均功率传输
常见占空比值：
什么是占空比？
占空比是电子学和信号处理中的基本概念，表示信号在一个完整周期内处于有效（高电平）状态的时间百分比。它以0%到100%的百分比表示，其中0%表示信号始终关闭，50%表示信号开启一半时间，100%表示信号始终开启。占空比在PWM（脉宽调制）应用、电机控制、电力电子和数字信号处理中至关重要。
关键特征：
- 占空比 = （脉冲宽度 / 周期）× 100%
- 范围从0%（始终关闭）到100%（始终开启）
- 50%占空比产生开关时间相等的方波
- PWM电机控制和功率调节的关键参数
- 决定开关应用中的平均功率传输
常见占空比值：
如何使用占空比计算器
基于时间的计算方法：
选择"基于时间的计算"模式，适用于已知时间参数的信号
选择输入模式：脉冲宽度+周期、脉冲宽度+频率，或周期+频率
输入已知值并选择适当单位（秒、毫秒、微秒等）
点击计算获得占空比百分比、波形可视化和相关参数
基于功率的计算方法：
选择"基于功率的计算"模式，适用于涉及功率测量的应用
输入平均功率和峰值功率值及适当单位
点击计算基于功率比分析确定占空比
占空比公式和数学原理
基于时间的占空比公式：
D = (tH / T) × 100%
D = (tH × f) × 100%
D = 占空比百分比（0-100%）
tH = 脉冲宽度或高电平时间（秒）
T = 周期
f = 频率
基于功率的占空比公式：
D = (Pavg / Ppeak) × 100%
D = 占空比百分比（0-100%）
Pavg = 平均功率
Ppeak = 峰值功耗（瓦特）
相关公式：
暂停宽度（低电平时间）: tL = T - tH
频率: f = 1/T
周期: T = 1/f
平均功率: Pavg = Ppeak × D
占空比在电子学中的应用
电机速度控制
- 使用PWM信号的直流电机速度调节
- 精确占空比的伺服电机位置控制
- 步进电机微步进实现平滑运动
- 交流电机变频驱动器（VFD）
电源与调节
- 开关电源（SMPS）效率优化
- DC-DC降压和升压转换器控制
- 受控电流的电池充电系统
- 线性和开关调节器中的电压调节
LED与照明控制
- LED亮度调节无色偏
- RGB LED颜色混合和强度控制
- 大功率LED热管理
- 建筑照明效果和自动化
音频与信号处理
- D类音频放大器效率
- 数字音频信号重建
- 音调生成和频率合成
- 音频效果处理和调制
常见PWM应用：
实用占空比计算示例
示例1：直流电机速度控制
直流电机控制器使用PWM，脉冲宽度2ms，周期10ms：
占空比 = (2ms / 10ms) × 100% = 20%
结果：20%占空比提供最大电机速度的20%
示例2：LED亮度控制
LED调光器频率1kHz，高电平时间0.3ms：
周期 = 1/1000Hz = 1ms，占空比 = (0.3ms / 1ms) × 100% = 30%
结果：30%占空比产生30%亮度水平
示例3：电源效率
开关电源平均功率50W，峰值功率100W：
占空比 = (50W / 100W) × 100% = 50%
结果：50%占空比表示最佳效率点
脉宽调制（PWM）技术
脉宽调制是一种通过改变方波信号占空比来控制模拟电路的数字技术。PWM被广泛使用是因为它提供高效的功率控制，产生最少的热量，具有精确的控制分辨率和优秀的抗噪声能力。平均输出电压与占空比成正比，使其非常适合电机控制、功率调节和信号生成应用。
PWM优势：
- 高效率，最少功率损耗转化为热量
- 精确控制分辨率仅受定时器精度限制
- 数字控制系统中优秀的抗噪声能力
- 使用微控制器和定时器简单实现
- 占空比与平均输出之间的线性关系
设计考虑：
- PWM频率必须适合应用需求
- 可能需要滤波来平滑输出信号
- 高频时的电磁干扰（EMI）考虑
- 功率应用中开关损耗随频率增加
各应用的典型PWM频率：
常见问题
占空比和频率有什么区别？
占空比是信号在一个周期内高电平时间的百分比，而频率是每秒发生的完整周期数。信号可以有相同频率但不同占空比，影响平均功率或输出水平。
占空比如何影响电机速度？
在PWM电机控制中，占空比直接控制施加到电机的平均电压。更高的占空比提供更多平均电压和更快速度，而较低的占空比降低速度。对于直流电机，这种关系大致是线性的。
不同应用的最佳PWM频率是多少？
最佳频率取决于应用：伺服控制使用~50Hz，直流电机在1-20kHz工作良好，LED调光使用100Hz-10kHz避免闪烁，开关电源通常在20-100kHz运行以提高效率。
占空比能超过100%吗？
不，根据定义占空比不能超过100%。100%占空比意味着信号始终为高（恒定直流），而0%意味着始终为低。超出此范围的值在标准PWM应用中物理上不可能。
计算的准确度如何？
计算器使用标准数学公式，提供受JavaScript浮点精度限制的准确度（通常15-17位有效数字）。结果适用于所有实际工程应用。
占空比与平均功率的关系是什么？
对于电阻性负载，平均功率与占空比的平方乘以峰值功率成正比。对于开关应用，平均功率等于峰值功率乘以占空比，使PWM成为高效的控制方法。