PWM이란?

PWM(Pulse Width Modulation, 펄스 폭 변조)은 마이크로컨트롤러(MCU)나 디지털 회로에서 아날로그 동작(예: LED 밝기, 모터 속도)을 흉내 내기 위해 사용하는 아주 유용한 기술입니다.

 

1. 쉽게 이해하는 비유

 LED 밝기 조절

스위치를 빠르게 켰다/껐다 반복한다면, 켜져 있는 시간(ON)이 많을수록 LED는 밝고, 적을수록 어두워 보입니다.

이처럼 켜는 시간의 비율(=듀티비)로 평균 출력을 조절할 수 있는 것이 바로 PWM의 핵심입니다.

 

2. 핵심 용어 정리

용어	의미
주기 (Period)	한 번 온/오프가 반복되는 전체 시간
듀티비 (Duty Cycle)	전체 주기 중 ON(High) 상태가 차지하는 비율 (%)
주파수 (Frequency)	1초에 몇 번 반복되는가 (Hz)

 

3. PWM의 수학적 이해

 평균 전압 계산

Vavg = Vhigh × DutyCycle + Vlow × (1 − DutyCycle)

대부분 Vlow = 0 이므로:

Vavg = Vhigh × DutyCycle

예: 5V에서 60% 듀티비 → 평균 전압은 3V

 

4. 장점과 단점

 장점

• 고효율 전력 제어 (스위칭 기반 → 발열 적음)
• 하드웨어로 자동 처리 가능
• 다양한 제어 회로를 간단히 대체 가능

 단점

• 고속 스위칭 → 전자기 간섭(EMI) 가능성
• 필터링 부족 시 노이즈, 리플 발생 가능

 

5. PWM은 어디에 쓰이나요?

• 조명 제어: LED 디밍, RGB 색 조절 등
• 모터 구동: 속도/방향 제어, 드론/로봇 구동 등
• 오디오 출력: 버저, 사운드 톤 생성
• 전력 제어: 히터, 냉각팬, 배터리 충전 등
• 서보 제어: 위치 정밀 제어, RC 시스템 등

 

6. 요약 정리

PWM은 디지털 회로에서 아날로그적 동작을 고효율/정밀하게 제어할 수 있는 기술입니다.

• ON/OFF 신호의 비율(듀티비)을 조절해 원하는 평균 전압을 생성
• 타이머 기반 하드웨어 기능을 활용해 CPU 개입 없이 동작
• 임베디드 시스템, 전력전자, 모터 제어 등 다양한 분야에 필수

 

다음 글에서는 실제로 STM32CubeIDE에서 PWM 출력을 설정하는 실습 예제를 다뤄볼 예정입니다. 기대해주세요!