Ինչպե՞ս կապված են լարմանը և աշխատանքային ցիկլը հոսանքի լայնության մոդուլացիայում (PWM):

Իմպուլսային լայնության մոդուլացիայի (PWM) կառավարման համար լարումը և աշխատանքային ցիկլը

Իմպուլսային լայնության մոդուլացիան (PWM) է մեթոդ, որը կառավարում է միջին արտածված լարմանը կառավարելով սվիչման սիգնալի աշխատանքային ցիկլը: PWM-ն լայնորեն օգտագործվում է բազմաթիվ կիրառություններում, ինչպիսիք են մոտորի կառավարումը, էներգիայի կառավարումը և LED-ի սեղմումը: PWM-ում լարման և աշխատանքային ցիկլի հարաբերության հասկացությունը կարևոր է ճիշտ օգտագործելու և նախագծելու համար:

1. PWM-ի հիմնական սկզբունքը

• PWM Սիգնալ: PWM սիգնալը պարբերական քառակուսաձև ալիք է անփոփոխ հաճախությամբ, բայց փոփոխական բաժանորդով բարձր և ցածր մակարդակներով յուրաքանչյուր ցիկլում: Այս բաժանորդը կոչվում է աշխատանքային ցիկլ:

• Աշխատանքային ցիկլ: Աշխատանքային ցիկլը սիգնալի բարձր մակարդակում անցկացրած ժամանակի և ամբողջ ցիկլի ընդհանուր ժամանակի հարաբերությունն է: Այն սովորաբար արտահայտվում է տոկոսով կամ 0 և 1 արժեքների միջև գործող կոտորակով: Օրինակ, 50% աշխատանքային ցիկլը նշանակում է, որ սիգնալը կիսամասն ցիկլում բարձր է և կիսամասն ցիկլում ցածր է, 100% աշխատանքային ցիկլը նշանակում է, որ սիգնալը միշտ բարձր է, իսկ 0% աշխատանքային ցիկլը նշանակում է, որ սիգնալը միշտ ցածր է:

• PWM Հաճախություն: PWM սիգնալի հաճախությունը որոշում է յուրաքանչյուր ցիկլի տևողությունը: Բարձր հաճախությունները առաջացնում են կարճ ցիկլեր, և PWM սիգնալը ավելի արագ փոփոխվում է:

2. PWM-ում լարման և աշխատանքային ցիկլի հարաբերությունը

• Միջին լարում: PWM-ում միջին արտածված լարումը համամասն է աշխատանքային ցիկլին: Եթե PWM սիգնալի առավելագույն լարումը է   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax, միջին արտածված լարումը   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; կարող\; է\; հաշվվել\; հետևյալ\; բանաձևով:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

Որտեղ:

• Vavg է միջին արտածված լարումը:

• D է աշխատանքային ցիկլը (0 ≤ D ≤ 1):

• Vmax է PWM սիգնալի առավելագույն լարումը (սովորաբար է հոսքի լարումը):

• Աշխատանքային ցիկլի ազդեցությունը միջին լարումին:

• Երբ աշխատանքային ցիկլը 0%, PWM սիգնալը միշտ ցածր է, և միջին արտածված լարումը 0 է:

• Երբ աշխատանքային ցիկլը 100%, PWM սիգնալը միշտ բարձր է, և միջին արտածված լարումը հավասար է առավելագույն լարումին Vmax:

• Երբ աշխատանքային ցիկլը 0% և 100%-ի միջև է, միջին արտածված լարումը առավելագույն լարումի մասնակի է: Օրինակ, 50% աշխատանքային ցիկլը առաջացնում է միջին արտածված լարում, որը առավելագույն լարումի կեսն է:

3. PWM-ի կիրառման օրինակներ

a. Մոտորի կառավարում

• Մոտորի կառավարման դեպքում, PWM-ն օգտագործվում է կառավարելու մոտորի արագությունը կամ պտույտային ուժը: Փոփոխելով PWM սիգնալի աշխատանքային ցիկլը, կարող ենք կառավարել մոտորին կիրառված միջին լարումը, այնպես որ կարողանանք կարգավորել մոտորի արտածված ուժը: Օրինակ, նվազեցնելով աշխատանքային ցիկլը, նվազում է միջին լարումը, դանդաղեցնելով մոտորը, իսկ մեծացնելով աշխատանքային ցիկլը, մեծացնում է միջին լարումը, արագացնելով մոտորը:

b. LED սեղմում

• LED սեղմման կիրառություններում, PWM-ն օգտագործվում է կառավարելու LED-ի լույսը: Փոփոխելով PWM սիգնալի աշխատանքային ցիկլը, կարող ենք կառավարել միջին հոսանքը միջոցով LED-ի, այնպես որ կարողանանք կարգավորել դրա լույսը: Օրինակ, 50% աշխատանքային ցիկլը առաջացնում է LED-ի լույս, որը մաքսիմալ լույսի կեսն է, իսկ 100% աշխատանքային ցիկլը առաջացնում է լիովին լուսային լույս:

c. DC-DC կոնվերտերներ

• DC-DC կոնվերտերներում (օրինակ, բաք կոնվերտերներ կամ բուստ կոնվերտեր), PWM-ն օգտագործվում է կառավարելու արտածված լարումը: Փոփոխելով PWM սիգնալի աշխատանքային ցիկլը, կարող ենք կառավարել սվիչման սարքի աշխատանքային և անաշխատանքային ժամանակը, որը իր հերթին կարգավորում է արտածված լարումը: Օրինակ, բաք կոնվերտերում մեծացնելով աշխատանքային ցիկլը, մեծացնում է արտածված լարումը, իսկ նվազեցնելով աշխատանքային ցիկլը, նվազում է արտածված լարումը:

4. PWM-ի առավելությունները

• Բարձր էֆեկտիվություն: PWM-ն կառավարում է լարումը սվիչման գործողություններով, ոչ թե գծային կառավարմամբ (օրինակ, օմեգայի օգնությամբ), ինչը ներկայացնում է ավելի ցածր էներգիայի կորուստներ և բարձր էֆեկտիվություն:

• Առանց սխալի կառավարում: Աշխատանքային ցիկլը ճշգրիտ կառավարելով, PWM-ն թույլ է տալիս ճշգրիտ կառավարել արտածված լարումը կամ հոսանքը:

• Լավատեսություն: PWM-ն կարող է հեշտությամբ կիրառվել տարբեր կիրառություններում, ինչպիսիք են մոտորի կառավարումը, LED սեղմումը և էներգիայի կառավարումը:

5. PWM-ի սահմանափակումները

• Էլեկտրոմագնիսական ինտերֆերենցիա (EMI): Քանի որ PWM սիգնալները բարձր հաճախության սվիչման սիգնալներ են, նրանք կարող են ստեղծել էլեկտրոմագնիսական ինտերֆերենցիա, հատկապես բարձր հաճախություններում: PWM համակարգի նախագծման ժամանակ պետք է օգտագործել ճիշտ ֆիլտրացիա և դիմադրություն:

• Նոիզ: Որոշ կիրառություններում, PWM սիգնալները կարող են ներկայացնել արագացող նոիզ, հատկապես ակուստիկ սարքերում կամ մոտորի դրայով: Այս խնդիրը կարող է նվազեցվել ընտրելով համապատասխան PWM հաճախություն:

Ընդհանուր պատկեր

Իմպուլսային լայնության մոդուլացիայում (PWM) միջին արտածված լարումը համամասն է աշխատանքային ցիկլին: Աշխատանքային ցիկլը որոշում է սիգնալի բարձր մակարդակում անցկացրած ժամանակի հարաբերությունը ամբողջ ցիկլին, որը իր հերթին ազդում է միջին արտածված լարումին: Աշխատանքային ցիկլը փոփոխելով, կարող ենք կառավարել արտածված լարումը կամ հոսանքը առանց հոսքի լարման փոփոխության: PWM տեխնոլոգիան լայնորեն օգտագործվում է մոտորի կառավարումում, LED սեղմումում, էներգիայի կառավարումում և այլ կիրառություններում, ներկայացնելով բարձր էֆեկտիվություն և ճշգրիտ կառավարում: