占空比計算器

依訊號導通時間與總週期計算脈衝占空比及頻率,適用於 PWM、電子電路與控制應用。

計算脈衝占空比
以毫秒輸入導通時間與週期,兩個數值須使用相同時間單位。

關於占空比與脈衝時序

占空比描述訊號、開關或裝置在一個重複週期內處於有效狀態的時間比例。以百分比表示時,將導通時間除以完整週期,再乘以一百。若訊號在每個 10 毫秒週期內維持高準位 2.5 毫秒,占空比就是 25%。週期也決定頻率。週期以毫秒輸入時,用 1,000 除以週期即可得到每秒循環次數,也就是赫茲。 脈衝寬度調變通常稱為 PWM,一般維持振幅固定,透過改變占空比調整平均輸出功率。0% 表示持續關閉,100% 表示持續導通,50% 表示每個週期有一半時間有效。馬達、加熱器、LED、功率轉換器、音訊電路、伺服機及數位通訊都運用相關時序概念。實際響應取決於切換頻率、負載特性、濾波及驅動電路,因此相同占空比不保證相同的感知效果或機械輸出。 計算比值時,兩項時間必須使用相同單位。本計算器標示為毫秒,並據此推導頻率;但若兩者都改用微秒或秒,占空比本身不會改變。導通時間不能超過整個週期。若波形分別提供高、低準位時間,請先相加求得總週期:週期等於高準位時間加低準位時間。對於低準位有效訊號,請判斷相關導通狀態是否為電氣低準位,並輸入該狀態的持續時間。 占空比可能影響發熱與元件額定值。脈衝元件可能只能在指定的脈寬、重複率、溫度及冷卻條件下承受高瞬間電流。平均功率有時會近似隨占空比變化,但切換損耗、電阻、電感、啟動行為及熱時間常數會使實際系統更複雜。請查閱資料表並量測負載下的波形,不要假設數學平均值就能保證安全運作。 可使用示波器、邏輯分析儀、計時器設定或可信的設計規格取得導通時間及週期。觸發與雜訊可能使自動量測不穩定,精度重要時應查看多個週期。本計算器提供精確的時序比值及對應頻率,適合核對微控制器計時器、PWM指令、脈衝序列與實驗量測。它不模擬上升時間、抖動、死區時間、遺失脈衝或波形失真;若這些因素影響系統效能,須另外納入考量。

占空比範例

以下脈衝時序說明有效時間、週期與頻率的關係。

脈衝時序占空比頻率
導通 2.5 ms,週期 10 ms25%10 ms 的週期對應 100 Hz。
導通 3 ms,週期 5 ms60%5 ms 的週期對應 200 Hz。
導通 0.5 ms,週期 2 ms25%2 ms 的週期對應 500 Hz。

如何計算占空比

  1. 量測或確認訊號在一個週期中維持有效狀態的時間。
  2. 以毫秒量測從某個邊緣到下一個同類邊緣的完整週期。
  3. 確認導通時間未超過週期,且兩項皆使用毫秒。
  4. 選取「計算占空比」,查看有效時間百分比與重複頻率。

占空比計算器常見問題

50% 占空比代表什麼?

訊號在每個重複週期內恰好一半時間有效,另一半時間無效。但這不一定代表所連接裝置的感知輸出為最大值的一半。

如何由高、低準位時間計算占空比?

將高、低準位時間相加得到總週期,再以有效狀態的時間除以該週期。將比值乘以一百即可轉為百分比。

頻率與週期有何關係?

週期以秒計時,頻率是週期的倒數。若週期以毫秒計,以 1,000 除以週期即可得到赫茲。

占空比可以超過 100% 嗎?

不行,因為有效時間不能長於包含它的完整週期。超過 100% 表示單位不一致、量測有誤或週期不正確。

PWM占空比直接等於馬達轉速嗎?

通常不等於。占空比會改變平均驅動量,但實際轉速由負載、供電電壓、馬達特性、控制器行為與回授決定。