Hvernig er spennan og plöntutími tengd í breiddspennuvarpan (PWM)?

Spönn og plóttdeild í breiddstýringu (PWM)

Breiddstýring (PWM) er aðferð sem reglur meðalúts spennu á milli á meðan plóttdeild skiptingu ferils er stýrð. PWM er víðtæklega notað í viðmótum eins og stýring hreyfingarvél, orkustjórnun og myking LED. Ágæt verður að skilja samband spennu og plóttdeild í PWM til að geta rétt notað og hönnuð PWM kerfi.

1. Grundvallarregla PWM

• PWM ferill: PWM ferill er reglulegur ferningsferill með fastan tíðni en breytileg hlutfall af há (á) og lágt (af) stöðu innan hverrar ferils. Þetta hlutfall kallast plóttdeild.

• Plóttdeild: Plóttdeild er hlutfallið milli tíma þegar ferillinn er há (á) og heildartíma PWM ferilsins. Það er oft sett fram sem prósent eða brot milli 0 og 1. Til dæmis, 50% plóttdeild merkir að ferillinn er há fyrir hálfa ferilsins og lágt fyrir hina hálfa; 100% plóttdeild merkir að ferillinn er alltaf há; og 0% plóttdeild merkir að ferillinn er alltaf lágt.

• PWM tíðni: Tíðnin PWM ferilsins ákvarðar lengd hverrar ferils. Hærri tíðnir leiða til styttra ferla, og PWM ferillinn breytist hraðari.

2. Samband spennu og plóttdeild í PWM

• Meðalspenna: Í PWM er meðal úttaksspenna samhverfanleg við plóttdeild. Ef toppspennan PWM ferilsins er   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax, þá má reikna meðalspennu   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; með\; eftirfarandi\; jöfnu:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

Þar sem:

• Vavg er meðalspenna úttaks.

• D er plóttdeild (0 ≤ D ≤ 1).

• Vmax er toppspenna PWM ferilsins (venjulega rafbannaspenna).

• Áhrif plóttdeildar á meðalspenna:

• Þegar plóttdeildin er 0%, er PWM ferillinn alltaf lágt, og meðalspennan úttaks er 0.

• Þegar plóttdeildin er 100%, er PWM ferillinn alltaf há, og meðalspennan úttaks er sama og toppspennan Vmax.

• Þegar plóttdeildin er á milli 0% og 100%, er meðalspennan úttaks hluti af toppspennunni. Til dæmis, 50% plóttdeild gefur meðalspenna sem er hálfa toppspennunnar.

3. Dæmi um notkun PWM

a. Stýring hreyfingarvél

• Í stýringu hreyfingarvél er PWM notað til að regla hraða eða dreifivirkni hreyfingarvels. Með því að breyta plóttdeild PWM ferilsins, er hægt að stjórna meðalspennu sem er beitt hreyfingarvelinni, þannig að stjórna úttaksgreind hreyfingarvelsins. Til dæmis, með lækkun plóttdeildar minnkast meðalspennan, hreyfingarvelinni síður, en með hækkun plóttdeildar hækktast meðalspennan, hreyfingarvelinni hraðar.

b. Myking LED

• Í viðmóti mykingar LED er PWM notað til að stilla birtu LED. Með því að breyta plóttdeild PWM ferilsins, er hægt að stjórna meðalströmu gegnum LED, þannig að stjórna birtu hans. Til dæmis, 50% plóttdeild gefur birtu sem er hálfa hámarksbirtu, en 100% plóttdeild gerir LED fullt ljóst.

c. DC-DC umskynjarar

• Í DC-DC umskynjarum (líkt og buck umskynjarar eða boost umskynjarar) er PWM notað til að regla úttaksspennu. Með því að breyta plóttdeild PWM ferilsins, er hægt að stjórna tímabilið á og af skiptingu, sem í kjölfarið stjórnar úttaksspennu. Til dæmis, í buck umskynjara, hækktast úttaksspennan með hækkun plóttdeildar, en lækkast með lækkun plóttdeildar.

4. Forskur PWM

• Há upphafi: PWM stýrir spennu með skiptingu frekar en línulegum reglun (t.d. með notkun rafbannadela), sem gerir að orkuleysingar séu lægri og upphafi hærra.

• Nákvæm stýring: Með nákvæmum breytingu á plóttdeild, leyfir PWM fín stýring yfir úttaksspennu eða straum.

• Fléxibiliti: PWM er auðvelt að pása við mismunandi viðmöt, eins og stýring hreyfingarvél, myking LED og orkustjórnun.

5. Markmið PWM

• Rafmagnsmagnastöðugleiki (EMI): Vegna þess að PWM ferlar eru hágildis skiptingarferlar, geta þeir gert rafmagnsmagnastöðugleika, sérstaklega við hærri tíðnir. Það er mikilvægt að nota rétt sýking og skjalding áhættumat í hönnun PWM kerfa.

• Bölur: Í sumum viðmótum geta PWM ferlar valdið hörðlystu bolum, sérstaklega í hljóðvörpum eða hreyfingarvelastýrslu. Þetta má minnka með því að velja passandi PWM tíðni.

Samantekt

Í breiddstýringu (PWM) er meðal úttaksspenna samhverfanleg við plóttdeild. Plóttdeildin ákvarðar hlutfallið af tíma þegar ferillinn er há innan PWM ferils, sem í kjölfarið áhrifar meðalspennu úttaks. Með breytingu á plóttdeild, er hægt að stjórna spennu eða straumi án þess að breyta rafbannaspennu. PWM tekníka er víðtæklega notuð í stýringu hreyfingarvél, mykingu LED, orkustjórnun og öðrum viðmótm, sem býður upp á há upphafi og nákvæm stýring.