Kiel rilatas tensio kaj impulsa amplekso en plusedro-larĝebasmodulado (PWM)?

Rilato Inter Voltage kaj Cikla Proporcio en Pulsara Largoblo-Modulado (PWM)

Pulsara Largoblo-Modulado (PWM) estas tekniko, kiu regulas la meznombron de eliga voltado per kontrolo de cikla proporcio de komutada signalo. PWM amplekse uzatas en aplikaĵoj, kiel motoro-kontrolo, energiadministro kaj LED-malheligo. Komprendi la rilaton inter voltado kaj cikla proporcio en PWM estas grava por korrekta uzo kaj dizajno de PWM-sistemoj.

1. Baza Principo de PWM

• PWM-Signalo: PWM-signalo estas perioda kvadrata ondo kun fiksita frekvenco, sed variabla proporcio de alta (enŝaltita) kaj malalta (elsaltita) nivelo en ĉiu ciklo. Tiu proporcio nomiĝas kiel cikla proporcio.

• Cikla Proporcio: La cikla proporcio estas la rilatumo de la tempo, dum kiu la signalo estas alta (enŝaltita), al la tuta periodo de la PWM-ciklo. Ĝi kutime esprimiĝas kiel procento aŭ frakcio inter 0 kaj 1. Ekzemple, 50%-a cikla proporcio signifas, ke la signalo estas alta dum duono de la ciklo kaj malalta dum la alia duono; 100%-a cikla proporcio signifas, ke la signalo estas ĉiam alta; kaj 0%-a cikla proporcio signifas, ke la signalo estas ĉiam malalta.

• PWM-Frekvenco: La frekvenco de la PWM-signalo determinas la daŭron de ĉiu ciklo. Pli altaj frekvencoj rezultigas pli mallongajn ciklojn, kaj la PWM-signalo ŝanĝiĝas pli rapide.

2. Rilato Inter Voltage kaj Cikla Proporcio en PWM

• Meznombran Voltadon: En PWM, la meznombran eligan voltadon proporcie determinas la cikla proporcio. Se la maksimuma voltado de la PWM-signalo estas   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax, la meznombran eligan voltadon   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; povas\; esti\; kalkulita\; per\; jena\; formulo:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

Kie:

• Vavg estas la meznombran eligan voltadon.

• D estas la cikla proporcio (0 ≤ D ≤ 1).

• Vmax estas la maksimuma voltado de la PWM-signalo (plej ofte la subfurnisvoltado).

• Efekto de Cikla Proporcio sur Meznombran Voltadon:

• Kiam la cikla proporcio estas 0%, la PWM-signalo estas ĉiam malalta, kaj la meznombran eligan voltadon estas 0.

• Kiam la cikla proporcio estas 100%, la PWM-signalo estas ĉiam alta, kaj la meznombran eligan voltadon egalas la maksimuman voltadon Vmax.

• Kiam la cikla proporcio estas inter 0% kaj 100%, la meznombran eligan voltadon estas proporcia parto de la maksimuma voltado. Ekzemple, 50%-a cikla proporcio rezultigas meznombran eligan voltadon, kiu estas duono de la maksimuma voltado.

3. Aplikaĵaj Ekzemploj de PWM

a. Motoro-Kontrolo

• En motoro-kontrolo, PWM uzatas por regi la rapidon aŭ momenton de motoro. Per ŝanĝo de la cikla proporcio de la PWM-signalo, la meznombran voltadon, aplikitan al la motoro, povas esti kontrolita, do adaptante la eligan potencon de la motoro. Ekzemple, reduktado de la cikla proporcio malkreskas la meznombran voltadon, malrapidiĝigante la motoron, dum pligrandigo de la cikla proporcio pligrandigas la meznombran voltadon, rapidiĝigante la motoron.

b. LED-Malheligo

• En LED-malheligaj aplikaĵoj, PWM uzatas por regi la lumon de LED. Per ŝanĝo de la cikla proporcio de la PWM-signalo, la meznombran kuranton tra la LED povas esti kontrolita, do adaptante ĝian lumon. Ekzemple, 50%-a cikla proporcio rezultigas LED-lumon, kiu estas duono de sia maksimumo, dum 100%-a cikla proporcio faras la LED plene lumegan.

c. DC-DC Konvertiloj

• En DC-DC konvertiloj (kiel buck-konvertiloj aŭ boost-konvertiloj), PWM uzatas por regi la eligan voltadon. Per ajusto de la cikla proporcio de la PWM-signalo, la ensaltan kaj elsaltan tempon de la komutila aparato povas esti kontrolitaj, do adaptante la eligan voltadon. Ekzemple, en buck-konvertilo, pligrandigo de la cikla proporcio pligrandigas la eligan voltadon, dum malgrandigo de la cikla proporcio malgrandigas ĝin.

4. Avantaĝoj de PWM

• Alta Efikeco: PWM kontrolos voltadon per komutadoperacioj anstataŭ lineara regado (ekz., uzante rezistancajn voltdividilojn), rezultigante pli malaltajn energiperdetojn kaj pli altan efikecon.

• Preciza Kontrolo: Per preciza ajusto de la cikla proporcio, PWM permesas finan kontrolo super la eliga voltado aŭ kuranto.

• Fleksibileco: PWM facile adapteblas al diversaj aplikaĵoj, kiel motoro-kontrolo, LED-malheligo kaj energiadministro.

5. Limitoj de PWM

• Elektromagnetika Interferado (EMI): Ĉar PWM-signaloj estas altfrekvencaj komutadasignaloj, ili povas generi elektromagnetikan interferadon, speciale je pli altaj frekvencoj. Apropraj filtrado- kaj blindado-teknikoj devus esti uzitaj en la dizajno de PWM-sistemoj.

• Bruo: En iuj aplikaĵoj, PWM-signaloj povas enkonduki audigeblan bruon, speciale en sono-aparatoj aŭ motoro-drajvoj. Tiu problemo povas esti atenuita per elektado de taŭga PWM-frekvenco.

Resumo

En Pulsara Largoblo-Modulado (PWM), la meznombran eligan voltadon direktproporcie determinas la cikla proporcio. La cikla proporcio determinas la proporcion de tempo, dum kiu la signalo estas alta en PWM-ciklo, kio influas la meznombran eligan voltadon. Per ajusto de la cikla proporcio, la eliga voltado aŭ kuranto povas flekseble regiĝi sen ŝanĝo de la subfurnisvoltado. PWM-teknologio amplekse uzatas en motoro-kontrolo, LED-malheligo, energiadministro kaj aliaj aplikaĵoj, proponante altan efikecon kaj precizan kontrolo.