Modulasyon ng lapad ng pulso

Ang PWM o PWM (Pulse Width Modulation) ay isang paraan ng pagkontrol sa power supply sa isang load. Ang kontrol ay binubuo sa pagbabago ng tagal ng pulso sa isang pare-parehong rate ng pag-uulit ng pulso. Ang Pulse Width Modulation ay magagamit sa analog, digital, binary, at ternary.

Ang paggamit ng pulse-width modulation ay ginagawang posible upang mapataas ang kahusayan ng mga electrical converter, lalo na para sa mga pulse converter, na ngayon ay bumubuo ng batayan ng pangalawang power supply para sa iba't ibang mga elektronikong aparato. Ang flyback at forward single, push-pull at half-bridge, gayundin ang mga bridge switching converter ay kinokontrol ngayon sa partisipasyon ng PWM, nalalapat din ito sa mga resonant converter.

Pinapayagan ka ng pulse width modulation na ayusin ang liwanag ng backlight ng mga likidong kristal na display ng mga mobile phone, smartphone, laptop. Ang PWM ay ipinatupad sa mga welding machine, sa mga inverter ng kotse, sa mga charger, atbp. Bawat charger ngayon ay gumagamit ng PWM sa pagpapatakbo nito.

Ang key-mode bipolar at field-effect transistors ay ginagamit bilang switching elements sa modernong high-frequency converter. Nangangahulugan ito na bahagi ng panahon ang transistor ay ganap na bukas at bahagi ng panahon na ito ay ganap na sarado.

At dahil sa mga lumilipas na estado na tumatagal lamang ng sampu-sampung nanosecond, ang kapangyarihan na inilabas ng switch ay maliit kumpara sa inilipat na kapangyarihan, bilang isang resulta, ang average na kapangyarihan na inilabas sa anyo ng init sa switch ay lumalabas na bale-wala. Sa kasong ito, sa saradong estado, ang paglaban ng transistor bilang isang switch ay napakaliit, at ang pagbaba ng boltahe sa kabuuan nito ay lumalapit sa zero.

Sa bukas na estado, ang conductivity ng transistor ay malapit sa zero at ang kasalukuyang halos hindi dumadaloy dito. Ginagawa nitong posible na lumikha ng mga compact converter na may mataas na kahusayan, iyon ay, na may mababang pagkawala ng init. Pinaliit ng mga resonant converter ng ZCS (Zero Current Switching) ang mga pagkalugi na ito.

Sa analog-type na PWM generators, ang control signal ay nabuo ng isang analog comparator kapag, halimbawa, ang isang triangle o triode signal ay inilapat sa inverting input ng comparator at isang modulating continuous signal ay inilapat sa non-inverting input.

Ang mga output pulse ay natatanggap hugis-parihaba, ang kanilang rate ng pag-uulit ay katumbas ng dalas ng saw (o triangular waveform), at ang tagal ng positibong bahagi ng pulso ay nauugnay sa oras kung saan inilapat ang antas ng modulating DC signal sa non-inverting input ng ang comparator ay mas mataas kaysa sa antas ng signal ng saw na pinapakain sa inverting input.Kapag ang saw boltahe ay mas mataas kaysa sa modulating signal, ang output ay ang negatibong bahagi ng pulso.

Kung ang saw ay inilapat sa non-inverting input ng comparator, at ang modulating signal ay inilapat sa inverting, pagkatapos ay ang square wave output pulses ay magkakaroon ng positibong halaga kapag ang saw boltahe ay mas mataas kaysa sa halaga ng modulating signal inilapat sa inverting input, at negatibo - kapag ang saw boltahe ay mas mababa kaysa sa modulating signal. Ang isang halimbawa ng henerasyon ng analog na PWM ay ang TL494 chip, na malawakang ginagamit ngayon sa pagtatayo ng mga switching power supply.

Ginagamit ang digital PWM sa binary digital na teknolohiya. Ang output pulses ay tumatagal lamang ng isa sa dalawang value (on o off), at ang average na output level ay lumalapit sa ninanais. Dito, ang sawtooth signal ay nakukuha sa pamamagitan ng paggamit ng N-bit counter.

Ang mga digital na aparato ng PWM ay nagpapatakbo din sa isang pare-pareho ang dalas, kinakailangang lumampas sa oras ng pagtugon ng kinokontrol na aparato, ang pamamaraang ito ay tinatawag na oversampling. Sa pagitan ng mga gilid ng orasan, ang digital PWM output ay nananatiling stable, mataas o mababa, depende sa kasalukuyang estado ng output ng digital comparator, na naghahambing sa mga antas ng counter signal at ang tinatayang digital.

Ang output ay na-clock bilang isang sequence ng mga pulso na may mga estado 1 at 0, ang bawat estado ng orasan ay maaaring baligtarin o hindi. Ang dalas ng mga pulso ay proporsyonal sa antas ng papalapit na signal, at ang magkakasunod na mga yunit ay maaaring bumuo ng mas malawak, mas mahabang pulso.

Ang magreresultang variable-width pulse ay magiging multiple ng panahon ng orasan, at ang dalas ay magiging katumbas ng 1 / 2NT, kung saan ang T ay ang panahon ng orasan, ang N ay ang bilang ng mga cycle ng orasan. Ang isang mas mababang dalas sa mga tuntunin ng dalas ng orasan ay makakamit dito. Ang digital generation scheme na inilarawan ay one-bit o two-level PWM, pulse-coded PCM modulation.

Ang two-stage pulse-coded modulation na ito ay mahalagang pagkakasunod-sunod ng mga pulso na may dalas na 1/T at lapad na T o 0. Ang oversampling ay ginagamit sa average sa mas mahabang panahon. Ang mataas na kalidad na PWM ay nakakamit sa pamamagitan ng single-bit pulse-dense modulation, na tinatawag ding pulse-frequency modulation.

Sa digital pulse-width modulation, ang mga rectangular subpulses na pumupuno sa period ay maaaring lumabas kahit saan sa period, at pagkatapos ay ang kanilang numero lang ang makakaapekto sa average na halaga ng signal para sa period. Kaya kung hahatiin natin ang panahon sa 8 bahagi, kung gayon ang mga kumbinasyon ng pulso ay 11001100, 11110000, 11000101, 10101010, atbp. ay magbibigay ng parehong average na panahon, ngunit ang mga indibidwal na yunit ay ginagawang mas mabigat ang duty cycle ng key transistor.

Ang mga luminaries ng electronics, na nagsasalita ng PWM, ay nagbibigay ng katulad na pagkakatulad sa mekanika. Kung paikutin mo ang isang mabigat na flywheel kasama ang makina pagkatapos na i-on o i-off ang makina, ang flywheel ay iikot at patuloy na iikot o hihinto dahil sa friction kapag naka-off ang makina.

Ngunit kung ang makina ay naka-on sa loob ng ilang segundo bawat minuto, kung gayon ang pag-ikot ng flywheel ay mapapanatili dahil sa pagkawalang-galaw sa isang tiyak na bilis. At habang mas matagal ang engine ay naka-on, mas mataas ang bilis ng pag-ikot ng flywheel.Kaya sa PWM, isang on at off signal (0 at 1) ang dumarating sa output at ang resulta ay isang average na halaga. Sa pamamagitan ng pagsasama ng boltahe ng mga pulso sa paglipas ng panahon, nakukuha namin ang lugar sa ilalim ng mga pulso, at ang epekto sa nagtatrabaho na katawan ay magiging magkapareho sa trabaho na may average na halaga ng boltahe.

Ito ay kung paano gumagana ang mga converter, kung saan ang paglipat ay nangyayari libu-libong beses bawat segundo, at ang mga frequency ay umaabot sa mga unit ng megahertz. Ang mga espesyal na controller ng PWM ay malawakang ginagamit upang kontrolin ang mga ballast ng mga lamp sa pagtitipid ng enerhiya, mga power supply, mga frequency converter para sa mga motor atbp.

Ang ratio ng kabuuang tagal ng panahon ng pulso sa on-time (positibong bahagi ng pulso) ay tinatawag na duty cycle. Kaya, kung ang oras ng pag-on ay 10 μs, at ang panahon ay tumatagal ng 100 μs, pagkatapos ay sa dalas ng 10 kHz, ang duty cycle ay magiging 10, at isinulat nila na S = 10. Ang reverse duty cycle ay tinatawag na tungkulin cycle, sa English Duty cycle o DC para sa maikli.

Kaya, para sa ibinigay na halimbawa, DC = 0.1 mula noong 10/100 = 0.1. Gamit ang pulse-width modulation, sa pamamagitan ng pagsasaayos ng duty cycle ng pulso, iyon ay, sa pamamagitan ng pagbabago ng direktang kasalukuyang, ang kinakailangang average na halaga ay nakakamit sa output ng isang elektroniko o iba pang de-koryenteng aparato, tulad ng isang motor.