Skip to content
Omnikalc

Calculer un signal PWM et sa tension moyenne

À partir de la tension, de la fréquence et du rapport cyclique d'un signal PWM, obtenez les temps haut et bas, les tensions moyenne et efficace, la puissance dans une charge résistive et la valeur de comparaison du timer.

Mis à jour le
Vos paramètres
V

Valeur hors limites

Hz

Valeur hors limites

%

Valeur hors limites

Ω

Valeur hors limites

Résolution du timer

Résultats

Tension moyenne

3,00 V

Puissance moyenne dans la charge

3,6 W

Tension efficace (RMS)
6,00 V
Temps haut par période
250 µs
Temps bas par période
750 µs
Période
1 000 µs
Courant crête à l'état haut
1,2 A
Valeur de comparaison du timer
64

À quoi sert le PWM

La modulation de largeur d’impulsion (MLI, ou PWM en anglais) allume et coupe une tension un grand nombre de fois par seconde. La part de chaque période passée à l’état haut est le rapport cyclique. Comme l’interrupteur ne dissipe presque rien, le PWM est la méthode standard pour varier des LED, régler la vitesse d’un moteur, piloter une résistance chauffante ou construire une alimentation à découpage.

Les formules

  • Période T = 1 ÷ fréquence
  • Temps haut = rapport × T, temps bas = (1 − rapport) × T
  • Tension moyenne = rapport × V
  • Tension efficace = V × √rapport
  • Puissance dans une résistance R = rapport × V² ÷ R

La tension moyenne fixe la vitesse d’un moteur ou la luminosité perçue après filtrage. La tension efficace fixe l’échauffement d’une charge résistive : c’est pourquoi elle est plus élevée que la moyenne.

Exemple

Une alimentation de 12 V, à 1 kHz, avec un rapport cyclique de 25 % :

Grandeur Valeur
Période 1 000 µs
Temps haut 250 µs
Tension moyenne 3 V
Tension efficace 6 V
Puissance dans 10 Ω 3,6 W
Valeur de comparaison sur 8 bits 64 sur 255

La puissance est le quart des 14,4 W reçus en marche continue, alors qu’une tension continue de 3 V ne donnerait que 0,9 W. Cette différence compte pour dimensionner une résistance ou un élément chauffant.

Choisir la fréquence

  • LED : au-dessus de 200 Hz environ pour éviter le scintillement visible, et de 1 à 2 kHz pour les caméras.
  • Moteurs à courant continu : souvent 15 à 25 kHz, au-delà de l’audible, pour éviter le sifflement.
  • Régulateurs à découpage : de 100 kHz à plusieurs MHz pour réduire la taille des inductances.
  • Servomoteurs : une trame à 50 Hz avec une impulsion de 1 à 2 ms, qui code une position et non une puissance moyenne.

Résolution du timer

Les timers de microcontrôleur comptent de 0 à 2ⁿ − 1, et la valeur de comparaison fixe le rapport cyclique : 8 bits donnent 256 pas, 10 bits 1 024 et 16 bits 65 536. À horloge égale, plus de résolution réduit la fréquence maximale : f = f_timer ÷ 2ⁿ. Un Arduino Uno, par exemple, produit son PWM 8 bits par défaut à environ 490 ou 980 Hz selon la broche.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que le rapport cyclique ?

C'est le pourcentage de chaque période passé à l'état haut. Avec 25 %, le signal est allumé un quart du temps et éteint les trois quarts.

Pourquoi la tension efficace dépasse-t-elle la tension moyenne ?

La puissance dépend du carré de la tension. Pendant le temps haut, la charge reçoit toute la tension : l'échauffement, mesuré par la valeur efficace, est donc supérieur à ce que suggère la moyenne.

Le PWM fait-il vraiment varier la vitesse d'un moteur ?

Oui. L'inductance et l'inertie du moteur lissent les impulsions : il réagit surtout à la tension moyenne, tandis que le transistor reste efficace car il est soit bloqué, soit saturé.

Quelle fréquence choisir ?

Plus de 200 Hz pour des LED afin d'éviter le scintillement, 15 à 25 kHz pour un moteur afin d'éviter le sifflement, et davantage pour les alimentations à découpage.

Ce calculateur vous a-t-il été utile ?

Merci pour votre avis !

Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.