数学通道的应用(十四)-负PWM控制下有效值的计算

 

论坛中有一个这样的评论：“ 当组件由负PWM控制时，如何使用Picoscope软件显示组件上的“有效”电压呢？”

我一直在对博世高压柴油泵上的流量控制阀（VCV)进行测试，该阀门是通过负PWM信号进行控制的。在图1中，B通道是VCV的负PWM控制信号，C通道是VCV 的电源电压，D通道是流经VCV的电流（电阻为3.3Ω）。我将负占空比数学通道应用在B通道上：duty（-B），大约为41％。我还添加了数学通道C-B，将电源电压减去负PWM电压，计算出VCV两端的电压差。如果存在电压差，VCV中将会有电流流过（假设VCV可用）。
 

图1 测量功能

 

PWM信号大约每秒变化143次（143 Hz），因此，如果要用万用表测量该电压，我不确定会显示出什么数值！

我已经用了两个万用表来测VCV，一个显示4.65V DC（Fluke万用表），另一个显示5V DC（Megger万用表）。出于好奇，我将万用表切换到交流电挡位继续测量，一个显示8.08V AC非TRMS（Fluke万用表）和9.05V AC TRMS（Megger万用表）。查看图1中的测量值（全部测量的是B通道负PWM信号），平均直流电为9.739 V，真均方根为12.35V，这是软件的测量功能。与万用表相比，示波器捕获了各个波峰之间的信号，将这些数据整合并量化成一个测量值。图1捕获信号时的采样率为2MS/s！绘制平均PWM波形：要绘制PWM的平均值波形，我们可以使用数学通道（integral（B））/ T，计算得出PWM平均值约为9.597 V（T是数学通道中的time）。这里提示一下，可以在PWM的上升沿使用触发，预触发时间设置为0%。这样设置的话，软件将从PWM信号某个周期内较高的设定电压值开始触发，然后PWM信号向下倾斜，再到下一个上升沿。此时，当数学通道遇到下一个上升沿的时候，软件将捕获周期内的平均值（请参见图2）。
 

图2 PWM平均值波形

 

根据欧姆定律，我在图2中添加了数学通道（C-B）/3.3，这个公式测量的是在VCV两端有效电压下的理论电流值（峰值4.408 A）。

 

这个数学通道好处在于，它清楚地显示了理论值和实际值之间的差异。这是因为我们没有把VCV电路的阻抗、PCM控制和温度考虑进去。在这种情况下，数学通道将电压除以一个固定的电阻值（3.3Ω），因此瞬时电流变大，出现峰值。

采集到了PWM信号（B通道）之后，我们之前已经演示了如何用数学通道（integral（B））/ T绘制PWM平均值波形。但是如何绘制B通道PWM信号有效值的曲线呢？
如图3所示，我们使用的是数学通道sqrt（（integral（B * B）/ T）），绘制出了一条12.32 V 的RMS曲线图。

 

图3 PWM有效值波形