Импульс тілік модуляциясында (PWM) напряжение және қызмет циклі нисек байланысты?

Импульс толқынды модуляциялау (PWM)да басынтың меншік уақытына қатысты өзара байланысы

Импульс толқынды модуляциялау (PWM) - бұл ауытқу сигналының меншік уақытын басқару арқылы орташа шығыс басын регулиделетін әдіс. PWM моторларды басқаруда, энергия менеджментінде және LED жарықтарын ауытқулау үшін кеңінен қолданылады. PWM системаларын турахан пайдалану және құрылымдау үшін басын меншік уақытының өзара байланысын түсіну маңызды.

1. PWM негізгі принципі

• PWM сигналы: PWM сигналы - бұл айналма уақыты тұрақты, бірақ әр циклде жоғары (меншікте) және төмен (меншікте емес) деңгейлердің үлесі өзгеретін периодты квадратты толқын. Бұл үлес меншік уақыты деп аталады.

• Меншік уақыты: Меншік уақыты - бұл сигналдың жоғары (меншікте) болу уақыты мен PWM циклінің жалпы уақытының қатынасы. Ол адатта пайыз немесе 0 мен 1 аралығындағы бөлшек түрінде беріледі. Мысалы, 50% меншік уақыты - бұл сигналдың циклдің жартысында жоғары, ал қалған жартысында төмен болуы; 100% меншік уақыты - бұл сигналдың әрқашан жоғары болуы; 0% меншік уақыты - бұл сигналдың әрқашан төмен болуы.

• PWM частотасы: PWM сигналының частотасы әрбір циклдің ұзақтығын анықтайды. Жоғары частоталар қысқа циклдерге және PWM сигналын тез өзгертуге әкеледі.

2. PWMда басы мен меншік уақытының өзара байланысы

• Орташа басы: PWMда орташа шығыс басы меншік уақытына пропорционал. Егер PWM сигналының максималды басы   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax болса, орташа шығыс басы   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; мына\; формуламен\; есептеледі:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

Мұнда:

• Vavg - орташа шығыс басы.

• D - меншік уақыты (0 ≤ D ≤ 1).

• Vmax - PWM сигналының максималды басы (адатта жеңілдету басы).

• Меншік уақытының орташа басына әсері:

• Егер меншік уақыты 0% болса, PWM сигналы әрқашан төмен, орташа шығыс басы 0 болады.

• Егер меншік уақыты 100% болса, PWM сигналы әрқашан жоғары, орташа шығыс басы максималды басы Vmax-ге тең болады.

• Егер меншік уақыты 0% мен 100% аралығында болса, орташа шығыс басы максималды басының үлесі болады. Мысалы, 50% меншік уақыты - бұл орташа шығыс басының максималды басының жартысы болуы.

3. PWM қолданылуының мысалдары

a. Моторларды басқару

• Моторларды басқаруда PWM мотордың жылдамдығы немесе моментін регулиделу үшін қолданылады. PWM сигналының меншік уақытын өзгерту арқылы моторға қолданылатын орташа басы басқарылады, сондықтан мотордың шығыс энергиясы өзгереді. Мысалы, меншік уақытын азайту орташа басын азайтады, моторды баяндатады, ал меншік уақытын арттыру орташа басын арттырады, моторды тездетеді.

b. LED жарықтарын ауытқулау

• LED жарықтарын ауытқулау қолданбаларында PWM LED жарықты ауытқулау үшін қолданылады. PWM сигналының меншік уақытын өзгерту арқылы LED арқылы өтетін орташа ағым басқарылады, сондықтан оның жарықтығы өзгереді. Мысалы, 50% меншік уақыты - бұл LED максималды жарықтығының жартысы, ал 100% меншік уақыты - бұл LED әрқашан толық жарық болады.

c. DC-DC конвертерлері

• DC-DC конвертерлерінде (мысалы, бұк конвертерлері немесе буст конвертерлері) PWM шығыс басын басқару үшін қолданылады. PWM сигналының меншік уақытын өзгерту арқылы коммутатордың меншікте және меншікте емес уақыты басқарылады, сондықтан шығыс басы өзгереді. Мысалы, бұк конвертерде меншік уақытын арттыру шығыс басын арттырады, ал меншік уақытын азайту шығыс басын төмендетеді.

4. PWMның артықшылықтары

• Жоғары үздік: PWM басын линейлік регуляция (мысалы, тиршелік басы бөлшектерін пайдалану) орнына коммутация арқылы басқарады, сонымен энергияның жоюлары аз, үздік жоғары болады.

• Тәуелсіз басқару: PWM меншік уақытын тәуелсіз өзгерту арқылы шығыс басы немесе ағымды тәуелсіз басқаруға мүмкіндік береді.

• Эсектілік: PWM моторларды басқару, LED жарықтарын ауытқулау, энергия менеджменті сияқты әртүрлі қолданбаларға қолайлы қолданылады.

5. PWMның шектеулері

• Электромагниттік интерференция (EMI): PWM сигналдары жоғары частотада коммутацияланады, сондықтан олар электромагниттік интерференция жасай алады, әсіресе жоғары частоталарда. PWM системаларын құруда дұрыс фильтрлеу және кордану әдістері қолданылуы керек.

• Шуы: Базарында PWM сигналдары аудио құрылғыларында немесе моторларды басқаруда аударылған шуын жасай алады. Бұл мәселе PWM частотасын тиімді таңдау арқылы шешілетін болады.

Қорытынды

Импульс толқынды модуляциялау (PWM)да орташа шығыс басы меншік уақытына пропорционал. Меншік уақыты PWM циклінде сигналдың жоғары болу уақытының үлесін анықтайды, бұл орташа шығыс басына әсер етеді. Меншік уақытын өзгерту арқылы шығыс басы немесе ағымды жеңілдету басын өзгерту безінде өзгерту мүмкін. PWM технологиясы моторларды басқару, LED жарықтарын ауытқулау, энергия менеджменті сияқты әртүрлі қолданбаларда қолданылады, жоғары үздік және тәуелсіз басқару ұсынады.