Η διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) είναι μια τεχνική ελέγχου ισχύος που ρυθμίζει την αποτελεσματική έξοδο ηλεκτρονικών σημάτων με την ταχεία εναλλαγή τους σε σταθερή συχνότητα.Με την προσαρμογή του λόγου του χρόνου "οδηγίας" στο συνολικό κύκλο, η ψηφιακή πηγή σήματος μπορεί να προσομοιώσει συνεχώς μεταβαλλόμενα επίπεδα αναλογικής τάσης, ελέγχοντας έτσι τη μέση ενέργεια που παρέχεται στο φορτίο.
Σε γενικές γραμμές, η τεχνολογία διαμόρφωσης αναφέρεται στην αλλαγή της ηλεκτρικής μορφής κύματος ή την κωδικοποίηση πληροφοριών σε ηλεκτρική μορφή κύματος για να επηρεάσει τη συμπεριφορά των κυκλωμάτων ή των συστημάτων.Σε πρακτικά ηλεκτρονικά προϊόντα, αυτό σημαίνει τη διαμόρφωση του σήματος ώστε να μπορεί να μεταδίδει δεδομένα ή να διαχειρίζεται το μέγεθος της τάσης ή του ρεύματος που φτάνει στην συσκευή.Αμβλύνσεις φωτισμού, ηχητικά συστήματα, καθώς και κυκλώματα μετατροπής ισχύος ή φόρτισης μπαταριών.
Αν και το PWM, η μεταμόρφωση πλάτους (AM) και η μεταμόρφωση συχνότητας (FM) είναι οι κύριες στρατηγικές για τον έλεγχο της αντίληψης σήματος πλάτους ή συχνότητας, αυτό το άρθρο θα συζητήσει ειδικά το PWM.
Θεμελιώδη στοιχεία της PWM - Κύκλος εργασίας και συχνότητα εναλλαγής
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, το PWM σχηματίζει μορφές κυμάτων ρυθμίζοντας την αποτελεσματική τάση και το ρεύμα που παρέχονται στο φορτίο.Αυτό επιτυγχάνεται με την ταχεία κίνηση συσκευών διακόπτη (συνήθως τρανζίστορ) για να μεταβείτε μεταξύ πλήρως και πλήρως εκτός καταστάσεωνΜε την αλλαγή του χρόνου αναμονής της συσκευής διακόπτη σε κάθε κατάσταση, το σύστημα κωδικοποιεί πληροφορίες μέσω της σχετικής διάρκειας των διαστήσεων υψηλού και χαμηλού επιπέδου.
Στην πραγματικότητα, το PWM περιορίζει την καθαρή ηλεκτρική του ισχύ, αλλάζοντας τον χρόνο που χρειάζεται η συσκευή για να αποκτήσει πλήρη τάση τροφοδοσίας ενέργειας σε κάθε κύκλο διασύνδεσης.Η αύξηση του "χρόνου αγωγής" θα αυξήσει τη μέση τάση εξόδουΗ συμπεριφορά αυτή μπορεί να περιγραφεί από δύο κύριες παραμέτρους: κύκλο εργασίας και συχνότητα διακόπτη.
Ο κύκλος λειτουργίας αντιπροσωπεύει το ποσοστό του χρόνου που ένα σήμα βρίσκεται σε ενεργό ή υψηλού επιπέδου κατάσταση εντός ενός πλήρους κύκλου κύματος.που υποδεικνύει πόσο καιρό η έξοδος παραμένει στην κατάσταση ενεργοποίησης (αποτελεσματική) κατά τη διάρκεια κάθε κύκλουΓια παράδειγμα, εάν η ψηφιακή μορφή κύματος διατηρεί υψηλό επίπεδο για 3 χιλιοστά δευτερολέπτων και χαμηλό επίπεδο για 1 χιλιοστό δευτερολέπτου, η συνολική περίοδος είναι 4 χιλιοστά δευτερολέπτων, ο κύκλος εργασίας είναι 75%,και η αντίστοιχη συχνότητα εναλλαγής είναι 250 Hz.
Δεδομένου ότι ο κύκλος λειτουργίας καθορίζει άμεσα τη διάρκεια κάθε τμήματος που ενεργοποιείται με παλμούς,η τροποποίηση του κύκλου λειτουργίας μπορεί να ελέγξει την αποτελεσματική ισχύ που παραδίδεται στο φορτίο, αλλάζοντας την αναλογία του χρόνου υψηλού επιπέδου με τον χρόνο χαμηλού επιπέδου χωρίς να αλλάζει την πραγματική τάση τροφοδοσίαςΣε πολλά συστήματα, η τάση και η συχνότητα είναι σταθερές παραμέτρους και ο κύκλος εργασίας είναι η κύρια ρυθμιζόμενη μεταβλητή ελέγχου.Η παρακολούθηση του κύκλου λειτουργίας μπορεί επίσης να χρησιμεύσει ως αξιόπιστος δείκτης για τον προσδιορισμό του αναμενόμενου επιπέδου ισχύος που παρέχεται από το σύστημα.
Η συχνότητα μετάβασης περιγράφει τον αριθμό των επαναλήψεων ενός γεγονότος μέσα σε μια δεδομένη χρονική περίοδο.Αναφέρεται στον αριθμό των κύκλων "εκκίνησης-εκκίνησης" που εκτελούνται ανά δευτερόλεπτο από τη συσκευή διακόπτη που ενεργοποιεί το σήμα PWM.Η συχνότητα αυτή μετράται σε Hertz (Hz) και αντιπροσωπεύει την ταχύτητα κύκλου του επιπέδου ισχύος καθ' όλη τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας.
Για να εξασφαλιστεί η αναμενόμενη απόδοση του φορτίου, είναι απαραίτητο να επιλεγεί κατάλληλη συχνότητα διακόπτη PWM.τα μηχανικά εξαρτήματα, όπως οι ρελέι ή ορισμένοι τύποι ενεργοποιητών, ενδέχεται να μην είναι σε θέση να επιτύχουν ταχύτητα σύνδεσηςΑντίθετα, μια χαμηλή συχνότητα διακόπτη μπορεί να έχει δυσμενείς επιπτώσεις, όπως θόρυβος, δονήσεις ή αστάθεια των ελεγχόμενων συσκευών.αν και οι σχετικά χαμηλές συχνότητες είναι αποδεκτές για κινητήρες, φορτία στερεής κατάστασης όπως οι LED απαιτούν συνήθως σημαντικά υψηλότερες συχνότητες διακόπτη για να λειτουργούν ομαλά χωρίς αναβοσβήματα.