在要求脈寬調(diào)制(pwm)輸出功能或需要產(chǎn)生模擬電壓來(lái)控制外部器件，而微控制器本身內(nèi)部不具備這些功能時(shí)，有幾種方法可以用來(lái)產(chǎn)生脈寬調(diào)制輸出，最簡(jiǎn)單的方法是從微控制器專(zhuān)用pwm定時(shí)器中產(chǎn)生。然而，并不是所有的微控制器都具有pwm定時(shí)器。另一種方法是用片上16位可編程脈沖發(fā)生器(ppg)的定時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能，內(nèi)置16位ppg定時(shí)器的微控制器可以配置成pwm模式來(lái)產(chǎn)生周期不變、具有各種脈沖寬度的波形，并與一個(gè)專(zhuān)用的外部或軟件觸發(fā)器保持同步。

pwm的一些典型應(yīng)用如控制汽車(chē)尾燈或儀表盤(pán)亮度的調(diào)光器、小型直流風(fēng)扇的電機(jī)速度控制器、小型加熱器控制器，甚至是數(shù)模轉(zhuǎn)換器(dac)，在這些dac上增加一些簡(jiǎn)單的外部電路，就可以在精度要求不太高的應(yīng)用中用來(lái)控制外部器件。

　　為一個(gè)儀表盤(pán)燈光調(diào)節(jié)器，mb90f428g是一個(gè)具有ppg功能的微控制器。將微控制器的16位ppg定時(shí)器配置為連續(xù)pwm模式來(lái)獲得脈寬調(diào)制輸出，以用于汽車(chē)儀表盤(pán)燈光亮度控制。產(chǎn)生的pwm與內(nèi)部軟件觸發(fā)器同步，或與一個(gè)外部觸發(fā)器同步。

mcu使用一個(gè)4mhz的主時(shí)鐘，通過(guò)內(nèi)部分頻器可以得到期望的時(shí)鐘頻率，將該頻率作為16位遞減計(jì)數(shù)器的輸入。pcsr是一個(gè)用于設(shè)置間隙時(shí)間的16位數(shù)據(jù)寄存器；pdut是用于占空比設(shè)置的16位比較寄存器，也是一個(gè)引腳控制字段。脈沖輸出的間隙時(shí)間和占空比可以通過(guò)改變這兩個(gè)16位寄存器的值來(lái)自由設(shè)置，該特性能幫助ppg工作在pwm模式。在pwm模式中，當(dāng)外部觸發(fā)信號(hào)位于“p05/sck1/trg”引腳處，或內(nèi)部軟件觸發(fā)器產(chǎn)生信號(hào)時(shí)，將發(fā)出一個(gè)起動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，在檢測(cè)到該觸發(fā)信號(hào)后mcu將產(chǎn)生連續(xù)脈沖輸出。另一個(gè)重要的16位寄存器是“pcnt”，這是一個(gè)ppg控制和狀態(tài)寄存器，從0到15位可以用來(lái)選擇所需的時(shí)鐘、模式(如pwm)、觸發(fā)類(lèi)型、ppg輸出使能，以及中斷請(qǐng)求。

　　說(shuō)明了ppg作為pwm輸出的功能配置，通過(guò)精確控制pwm輸出的周期和占空比可以改變白熾燈的亮度。mc3392是一個(gè)具有故障報(bào)告功能的單低邊保護(hù)開(kāi)關(guān)。輸入到mc3392的信號(hào)可以兼容cmos、ttl電平，該信號(hào)從微控制器的ppg0引腳91輸出。典型的脈沖調(diào)制輸出頻率是80hz，該頻率可以避免產(chǎn)生眼睛可以感覺(jué)的閃爍，輸出脈沖的占空比可以在3%至97%之間設(shè)置，當(dāng)為3%時(shí)燈不亮，而在97%時(shí)燈看起來(lái)一直處于導(dǎo)通狀態(tài)。mc3392有一個(gè)1a的內(nèi)部短路保護(hù)，并具有一個(gè)獨(dú)特的電流回饋功能。該器件還有一個(gè)內(nèi)部輸出箝位電路，用于感性負(fù)載的過(guò)流、過(guò)壓和過(guò)熱保護(hù)。因此，mc3392輸出端可以連接燈的數(shù)目取決于總負(fù)載電流的大小，該電流應(yīng)小于1a。發(fā)光二極管“d1”用來(lái)表示出現(xiàn)系統(tǒng)故障，如過(guò)壓、過(guò)流或熱關(guān)斷。

在pwm模式中使用ppg的另一個(gè)應(yīng)用是小型直流風(fēng)扇所用的電機(jī)速度控制，該電路也可以用于小型加熱器控制器或直流燈調(diào)光器。在pwm模式下ppg輸出產(chǎn)生一個(gè)具有可變通斷比的方型波，平均導(dǎo)通時(shí)間可以在10%到100%之間變化，該應(yīng)用將ppg設(shè)置成頻率為400hz的脈寬調(diào)制輸出。

脈寬調(diào)制的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是脈沖能達(dá)到滿程供電電壓，從而可以更容易地克服電機(jī)內(nèi)部電阻，產(chǎn)生更大的電機(jī)力矩。圖中q1是n溝道irf521 mosfet，用來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載，該功率開(kāi)關(guān)接收柵極脈寬調(diào)制電壓，通過(guò)源-漏極電流通路來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流的開(kāi)關(guān)。當(dāng)q1導(dǎo)通時(shí)為負(fù)載提供一個(gè)接地通路，當(dāng)q1斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載的接地?cái)嚅_(kāi)。要確保負(fù)載端不接地，否則會(huì)產(chǎn)生短路。電源電壓一直加在負(fù)載的正電壓端，根據(jù)不同的脈沖寬度發(fā)光二極管產(chǎn)生相應(yīng)的亮度。電容c3用來(lái)平滑開(kāi)關(guān)波形，并過(guò)濾掉一些rfi。二極管d2是1n4004，是一個(gè)續(xù)流二極管，用來(lái)斷開(kāi)來(lái)自感性負(fù)載的電壓反沖。c4是一個(gè)0.1μf/50v的陶瓷電容。當(dāng)工作負(fù)載小于或等于1a時(shí)，q1不需要散熱器，而如果需要更大電流，則需要將q1替換成一個(gè)帶散熱器的大電流器件(如irfz34n)。此時(shí)，對(duì)于某些電機(jī)而言還必須用一個(gè)更快速和更大電流的二極管來(lái)替代d1。

與前面所述的應(yīng)用相比，除了時(shí)鐘頻率、周期和占空比設(shè)置寄存器值需要改變外。

在某些應(yīng)用中需要微控制器用模擬信號(hào)來(lái)控制外部器件，但一般微控制器芯片上沒(méi)有dac，而外部dac成本較高。此時(shí)，用一個(gè)簡(jiǎn)單的外部rc電路來(lái)構(gòu)成一個(gè)低通濾波器，用mcu pwm模式的ppg定時(shí)器來(lái)產(chǎn)生模擬信號(hào)輸出是一個(gè)較好的方法。這樣一個(gè)dac的優(yōu)點(diǎn)是它的分辨率可以由軟件來(lái)設(shè)置，并且該dac的基本原理是產(chǎn)生pwm輸出。電路只用少數(shù)外部元件就提供了高分辨率，其缺點(diǎn)是響應(yīng)慢，并因此產(chǎn)生一個(gè)模擬電壓紋波。r和c的值可以用下面的公式來(lái)計(jì)算：

fg=1/2π×rfilter×cfilter

這里fg是濾波器頻率，rfilter是濾波器電阻，cfilter是濾波器電容。

標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)是使fg=(1/10)×fpwm

τfilter=10/(2π×fpwm), 給出了外部濾波器的rc時(shí)間常數(shù)。

標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)規(guī)則要求rfilter=rload/10

按照上面的指導(dǎo)原則可以使濾波器的功耗最小化。如果不遵循上述原則，計(jì)算將產(chǎn)生錯(cuò)誤，使負(fù)載電阻相比于濾波器電阻太低，而負(fù)載電阻會(huì)影響濾波器頻率。由于計(jì)算結(jié)