Arduino PWM 深度解析：原理、频率选型与 analogWrite 实战

Arduino PWM 编程：原理、频率效应与核心函数实战

什么是 PWM？

PWM（脉宽调制）将直流电压转换为占空比可变的方波。一个周期 T 内，高电平持续时间 T_on 与 T 之比称为占空比。又称脉冲宽度调制技术（PDT）。现代功率开关（MOSFET、晶体管）驱动 PWM，高功率场合需精密驱动电路。

Arduino PWM 深度解析：原理、频率选型与 analogWrite 实战

为什么用 PWM 控制功率？

电阻分压也能限功率，但效率极低、发热大，大功率下电阻成本甚至超 PWM 系统。PWM 通过调节占空比高效控制平均功率，损耗极小。另一用途是信息编码：占空比携带信息（如 25% 占空比触发特定动作），兼具功率控制与通信功能。

PWM 典型应用场景

舵机角度控制（占空比决定转角）
RGB LED 混色（三基色占空比独立调节）
DC-DC 变换器高效限流
电机调速
正弦波调制类应用中的电压电平控制

PWM 频率选型的机械时常约束

PWM 本质是变占空比方波。频率过低 → 脉冲间隔长 → 电机转速波动大、抖动、无法平滑运行。选型须考虑被控对象的机械时间常数：频率需远大于机械响应带宽，保证平滑。电机调速典型频率 1~20 kHz（超声频段，避免啸叫）。

Arduino PWM 硬件资源与核心函数

UNO 板载 6 个 PWM 引脚（D3,5,6,9,10,11），标记“~”。无需手写定时器代码，直接调用 analogWrite(pin, value)，value 取 0~255 对应 0%~100% 占空比。

实战：LED 呼吸灯渐变

电路：PWM 引脚（如 D3）经 120 Ω 电阻接 LED 再接地。

int ledPin = 3;
int brightness = 0;
int fadeAmount = 5;

void setup() {
  pinMode(ledPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  analogWrite(ledPin, brightness);
  brightness += fadeAmount;
  if (brightness <= 0 || brightness >= 255) {
    fadeAmount = -fadeAmount; // 反向
  }
  delay(30);
}

要点：必须用 PWM 引脚 + analogWrite()；digitalWrite 仅能全亮/全灭。

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