Puls genişliq modulyasiyasında (PWM) qəbuledilən voltaj və məcburi dövr arasında əlaqə nədir?

Impuls Genişligi Modulasyonunda (PWM) Gerilim ile Görev Döngüsü Arasındaki İlişki

Impuls Genişliği Modulasyonu (PWM), bir anahtarlama sinyalinin görev döngüsünü kontrol ederek ortalama çıkış gerilimini düzenleyen bir tekniktir. PWM, motor kontrolü, güç yönetimi ve LED parlaklık ayarı gibi uygulamalarda yaygın olarak kullanılır. PWM sistemlerini doğru kullanmak ve tasarlarken PWM'deki gerilim ve görev döngüsü arasındaki ilişkini anlamak önemlidir.

1. PWM'nin Temel Prensibi

• PWM Sinyali: PWM sinyali, sabit frekansta olan, ancak her döngü içinde yüksek (açık) ve düşük (kapalı) seviyelerin değişken oranına sahip periyodik kare dalga şeklindedir. Bu oran, görev döngüsü olarak adlandırılır.

• Görev Döngüsü: Görev döngüsü, sinyalin yüksek (açık) olduğu sürenin PWM döngüsünün toplam süresine oranıdır. Genellikle yüzde olarak veya 0 ile 1 arasında bir kesir olarak ifade edilir. Örneğin, %50 görev döngüsü, sinyalin döngünün yarısında yüksek, diğer yarısında düşük olduğunu gösterir; %100 görev döngüsü, sinyalin her zaman yüksek olduğunu; %0 görev döngüsü, sinyalin her zaman düşük olduğunu gösterir.

• PWM Frekansı: PWM sinyalinin frekansı, her döngünün süresini belirler. Daha yüksek frekanslar, daha kısa döngüler ve daha hızlı değişen PWM sinyallerine neden olur.

2. PWM'de Gerilim ile Görev Döngüsü Arasındaki İlişki

• Ortalama Gerilim: PWM'de, ortalama çıkış gerilimi görev döngüsüne orantılıdır. Eğer PWM sinyalinin zirve gerilimi   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax ise, ortalama çıkış gerilimi   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; aşağıdaki\; formül\; kullanılarak\; hesaplanabilir:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

Burada:

• Vavg, ortalama çıkış gerilimidir.

• D, görev döngüsüdür (0 ≤ D ≤ 1).

• Vmax, PWM sinyalinin zirve gerilimidir (genellikle besleme gerilimi).

• Görev Döngüsüyle Ortalama Gerilim Üzerindeki Etki:

• Görev döngüsü %0 olduğunda, PWM sinyali her zaman düşük olur ve ortalama çıkış gerilimi 0'dır.

• Görev döngüsü %100 olduğunda, PWM sinyali her zaman yüksek olur ve ortalama çıkış gerilimi zirve gerilimi Vmax'e eşittir.

• Görev döngüsü %0 ile %100 arasındayken, ortalama çıkış gerilimi zirve geriliminin bir oranı olur. Örneğin, %50 görev döngüsü, ortalama çıkış geriliminin zirve geriliminin yarısı olmasına neden olur.

3. PWM Uygulama Örnekleri

a. Motor Kontrolü

• Motor kontrolünde, PWM, motorun hızını veya torkunu düzenlemek için kullanılır. PWM sinyalinin görev döngüsünü değiştirerek, motora uygulanan ortalama gerilim kontrol edilebilir, bu da motorun çıkış gücünü ayarlamaya yardımcı olur. Örneğin, görev döngüsünü azaltmak, ortalama gerilimi azaltarak motora yavaşlatır, görev döngüsünü artırmak ise ortalama gerilimi artırarak motoru hızlandırır.

b. LED Parlaklık Ayarı

• LED parlaklık ayarında, PWM, LED'in parlaklığını ayarlamak için kullanılır. PWM sinyalinin görev döngüsünü değiştirerek, LED üzerinden geçen ortalama akım kontrol edilebilir, bu da parlaklığını ayarlamaya yardımcı olur. Örneğin, %50 görev döngüsü, LED'in maksimum parlaklığın yarısı olmasına neden olur, %100 görev döngüsü ise LED'i tamamen parlak hale getirir.

c. DC-DC Dönüşücüler

• DC-DC dönüştürücülerde (örneğin, buck dönüştürücüler veya boost dönüştürücüler), PWM, çıkış gerilimini düzenlemek için kullanılır. PWM sinyalinin görev döngüsünü ayarlayarak, anahtarlama cihazının açık ve kapalı süreleri kontrol edilebilir, bu da çıkış gerilimini ayarlamaya yardımcı olur. Örneğin, bir buck dönüştürücüde, görev döngüsünü artırmak çıkış gerilimini yükseltir, görev döngüsünü azaltmak ise çıkış gerilimini düşürür.

4. PWM'nin Avantajları

• Yüksek Verimlilik: PWM, doğrusal düzenleme (örneğin, dirençsel gerilim bölücüleri kullanımı) yerine anahtarlama işlemleri aracılığıyla gerilimi kontrol eder, bu da daha düşük enerji kayıplarına ve daha yüksek verimliliğe yol açar.

• Hassas Kontrol: Görev döngüsünü hassas bir şekilde ayarlayarak, PWM, çıkış gerilimi veya akımı üzerinde ince kontrole imkan tanır.

• Esneklik: PWM, motor kontrolü, LED parlaklık ayarı ve güç yönetimi gibi çeşitli uygulamalara kolayca uyarlanabilir.

5. PWM'nin Kısıtlamaları

• Elektromanyetik Arazi (EMI): PWM sinyalleri yüksek frekansta anahtarlama sinyalleri olduğundan, özellikle daha yüksek frekansta elektromanyetik interferans oluşturabilirler. PWM sistem tasarımı sırasında uygun filtreleme ve ekranlama teknikleri kullanılmalıdır.

• Gürültü: Bazı uygulamalarda, PWM sinyalleri, özellikle ses ekipmanları veya motor sürücülerinde işitilebilir gürültüye neden olabilir. Bu sorun, uygun bir PWM frekansı seçilerek azaltılabilir.

Özet

Impuls Genişliği Modulasyonu (PWM) 'da, ortalama çıkış gerilimi görev döngüsüne orantılıdır. Görev döngüsü, bir PWM döngüsü içinde sinyalin yüksek olduğu sürenin oranını belirler, bu da ortalama çıkış gerilimini etkiler. Görev döngüsünü ayarlayarak, besleme gerilimini değiştirmeden çıkış gerilimi veya akımı esnek bir şekilde düzenlenir. PWM teknolojisi, motor kontrolü, LED parlaklık ayarı, güç yönetimi ve diğer uygulamalarda yaygın olarak kullanılır, yüksek verimlilik ve hassas kontrol sağlar.