पल्स चौडाई मोडुलेशन (PWM) मा वोल्टेज र ड्यूटी साइकल कसरी सम्बन्धित छन्?

PWM मा वोल्टेज र ड्यूटी साइकलको बीचको सम्बन्ध

पल्स विस्तार मोडुलेशन (PWM) एउटा तकनीक हो जसले स्विचिङ सिग्नलको ड्यूटी साइकल नियन्त्रण गरेर औसत आउटपुट वोल्टेज नियन्त्रण गर्दछ। PWM ले यस्तो अनुप्रयोगहरूमा व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ जस्तै मोटर नियन्त्रण, ऊर्जा प्रबन्धन, र LED डिमिङ। PWM मा वोल्टेज र ड्यूटी साइकलको बीचको सम्बन्ध बुझ्न यो तकनीकलाई सही रूपमा प्रयोग र डिझाइन गर्नको लागि आवश्यक छ।

1. PWMको आधारभूत सिद्धान्त

• PWM सिग्नल: PWM सिग्नल एउटा नियत फ्रिक्वेन्सी भएको परियोजित वर्ग लहर हो तर प्रत्येक चक्रमा उच्च (ऑन) र निम्न (ऑफ) स्तरको विचरणीय अनुपात छ। यो अनुपातलाई ड्यूटी साइकल भनिन्छ।

• ड्यूटी साइकल: ड्यूटी साइकल एउटा अनुपात हो जसले सिग्नल उच्च (ऑन) रहने समय र PWM चक्रको कुल समय बीचको अनुपात दिँदछ। यसलाई आमतौरले प्रतिशत वा 0 र 1 बीचको अंशको रूपमा व्यक्त गरिन्छ। उदाहरणका लागि, 50% ड्यूटी साइकल भनेको चक्रको आधा भागमा सिग्नल उच्च र अर्को आधा भागमा निम्न छ; 100% ड्यूटी साइकल भनेको सिग्नल सधैँ उच्च छ; र 0% ड्यूटी साइकल भनेको सिग्नल सधैँ निम्न छ।

• PWM फ्रिक्वेन्सी: PWM सिग्नलको फ्रिक्वेन्सी प्रत्येक चक्रको अवधि निर्धारण गर्दछ। उच्च फ्रिक्वेन्सी छोटी चक्रहरू दिन्छ, र PWM सिग्नल तेजी से परिवर्तन गर्दछ।

2. PWM मा वोल्टेज र ड्यूटी साइकलको बीचको सम्बन्ध

• औसत वोल्टेज: PWM मा, औसत आउटपुट वोल्टेज ड्यूटी साइकलसँग अनुपातिक हुन्छ। यदि PWM सिग्नलको चरम वोल्टेज   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax हो, भने औसत आउटपुट वोल्टेज   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; निम्न\; फारमुलाले\; गणना\; गर्न\; सकिन्छ:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

यत्र:

• Vavg औसत आउटपुट वोल्टेज हो।

• D ड्यूटी साइकल (0 ≤ D ≤ 1) हो।

• Vmax PWM सिग्नलको चरम वोल्टेज (सामान्यतया आपूर्ति वोल्टेज) हो।

• ड्यूटी साइकलको औसत वोल्टेजमा प्रभाव:

• जब ड्यूटी साइकल 0% हुन्छ, त्यसपछि PWM सिग्नल सधैँ निम्न छ, र औसत आउटपुट वोल्टेज 0 हुन्छ।

• जब ड्यूटी साइकल 100% हुन्छ, त्यसपछि PWM सिग्नल सधैँ उच्च छ, र औसत आउटपुट वोल्टेज चरम वोल्टेज Vmax बराबर हुन्छ।

• जब ड्यूटी साइकल 0% र 100% बीच हुन्छ, त्यसपछि औसत आउटपुट वोल्टेज चरम वोल्टेजको अनुपात हुन्छ। उदाहरणका लागि, 50% ड्यूटी साइकल भनेको औसत आउटपुट वोल्टेज चरम वोल्टेजको आधा हुन्छ।

3. PWMको अनुप्रयोग उदाहरणहरू

a. मोटर नियन्त्रण

• मोटर नियन्त्रणमा, PWM ले मोटरको गति वा टोक नियन्त्रण गर्दछ। PWM सिग्नलको ड्यूटी साइकल परिवर्तन गर्दै, मोटरमा लगाउने औसत वोल्टेज नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जसले मोटरको आउटपुट शक्ति समायोजन गर्दछ। उदाहरणका लागि, ड्यूटी साइकल घटाउने भनेको औसत वोल्टेज घटाउने, मोटरको गति धीरो गर्दछ, र ड्यूटी साइकल बढाउने भनेको औसत वोल्टेज बढाउने, मोटरको गति तेज गर्दछ।

b. LED डिमिङ

• LED डिमिङ अनुप्रयोगहरूमा, PWM ले LEDको उज्ज्वलता समायोजन गर्दछ। PWM सिग्नलको ड्यूटी साइकल परिवर्तन गर्दै, LEDमा लगाउने औसत विद्युत धारा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जसले उज्ज्वलता समायोजन गर्दछ। उदाहरणका लागि, 50% ड्यूटी साइकल भनेको LEDको उज्ज्वलता अधिकतमको आधा हुन्छ, र 100% ड्यूटी साइकल भनेको LED पूर्ण उज्ज्वल हुन्छ।

c. DC-DC कन्वर्टरहरू

• DC-DC कन्वर्टरहरू (जस्तै बक कन्वर्टर वा बुस्ट कन्वर्टर) मा, PWM ले आउटपुट वोल्टेज नियन्त्रण गर्दछ। PWM सिग्नलको ड्यूटी साइकल परिवर्तन गर्दै, स्विचिङ डिवाइसको ऑन-समय र ऑफ-समय नियन्त्रण गर्न सकिन्छ, जसले आउटपुट वोल्टेज समायोजन गर्दछ। उदाहरणका लागि, बक कन्वर्टरमा, ड्यूटी साइकल बढाउने भनेको आउटपुट वोल्टेज बढाउने, र ड्यूटी साइकल घटाउने भनेको आउटपुट वोल्टेज घटाउने हुन्छ।

4. PWMको फाइदा

• उच्च दक्षता: PWM ले विद्युत धारा नियन्त्रण गर्दछ र लिनियर नियन्त्रण (जस्तै रेसिस्टिभ वोल्टेज डिवाइडर) बजाएको थराउट ऑपरेशन द्वारा वोल्टेज नियन्त्रण गर्दछ, जसले उर्जा निकासी घटाउने र उच्च दक्षता प्रदान गर्दछ।

• परिशुद्ध नियन्त्रण: ड्यूटी साइकललाई परिशुद्ध रूपमा समायोजन गर्दै, PWM ले आउटपुट वोल्टेज वा विद्युत धारामा नरमाइले नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।

• सुविधाशीलता: PWM ले यस्तो अनुप्रयोगहरूमा आसानी से अनुकूलन गर्न सकिन्छ, जस्तै मोटर नियन्त्रण, LED डिमिङ, र ऊर्जा प्रबन्धन।

5. PWMको सीमाहरू

• विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (EMI): किनभने PWM सिग्नलहरू उच्च फ्रिक्वेन्सी थराउट सिग्नलहरू हुन्छन्, तिनीहरू विशेष गरी उच्च फ्रिक्वेन्सीमा विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप उत्पन्न गर्न सक्छन्। PWM प्रणाली डिझाइनमा उचित फिल्टरिङ र शील्डिङ तकनीकहरू प्रयोग गरिनुपर्छ।

• शोर: केही अनुप्रयोगहरूमा, PWM सिग्नलहरू श्रव्य शोर उत्पन्न गर्न सक्छ, विशेष गरी ऑडियो उपकरण वा मोटर ड्राइभमा। यो समस्या उचित PWM फ्रिक्वेन्सी चयन गर्दै नियन्त्रण गर्न सकिन्छ।

सारांश

पल्स विस्तार मोडुलेशन (PWM) मा, औसत आउटपुट वोल्टेज ड्यूटी साइकलसँग अनुपातिक हुन्छ। ड्यूटी साइकल निर्धारण गर्दछ कि PWM चक्रमा सिग्नल कति समय उच्च रहने छ, जसले औसत आउटपुट वोल्टेजमा प्रभाव दिन्छ। ड्यूटी साइकल समायोजन गर्दै, आउटपुट वोल्टेज वा विद्युत धारा नियन्त्रण गर्न सकिन्छ बिना आपूर्ति वोल्टेज परिवर्तन गर्दै। PWM तकनीक व्यापक रूपमा मोटर नियन्त्रण, LED डिमिङ, ऊर्जा प्रबन्धन र अन्य अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिन्छ, जसले उच्च दक्षता र परिशुद्ध नियन्त्रण प्रदान गर्दछ।