பல்ச் அகல நியமனத்தில் (PWM) வோல்ட்டேஜும் பணிகால சுழற்சியும் எவ்வாறு தொடர்புடையன?

PWM அலைவுகளில் வோல்ட்டேஜும் ஊக்க சுழற்சியும் இடையேயான உறவு

PWM (Pulse Width Modulation) என்பது ஒரு தொடர்ச்சி அலைவின் ஊக்க சுழற்சியை கட்டுப்பாடு செய்யும் முறையாகும். PWM இது மோட்டார் கட்டுப்பாடு, மின்சக்தி மேலாண்மை, மற்றும் LED தூட்டல் போன்ற பயன்பாடுகளில் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது. PWM அலைவுகளில் வோல்ட்டேஜும் ஊக்க சுழற்சியும் இடையேயான உறவை உணர்ந்து கொள்வது, PWM அமைப்புகளை சரியாகப் பயன்படுத்துவதற்கும் வடிவமைக்கும் கோட்பாட்டிற்கும் முக்கியமாக உள்ளது.

1. PWM-ன் அடிப்படை தத்துவம்

• PWM அலைவு: PWM அலைவு ஒரு தொடர்ச்சி சதுர அலைவு ஆகும், இதன் அதிர்வெண்ணும் நிலையானது, ஆனால் ஒவ்வொரு சுழற்சியிலும் உயர் (on) மற்றும் குறைந்த (off) நிலைகளின் விகிதம் மாறும். இந்த விகிதம் ஊக்க சுழற்சி எனப்படுகிறது.

• க்க சுழற்சி: ஊக்க சுழற்சி அலைவு உயர்நிலையில் (on) இருக்கும் நேரத்தின் விகிதமாகும், இது PWM சுழற்சியின் மொத்த நேரத்திற்கு விகிதமாக கூறப்படுகிறது. இது பொதுவாக சதவிகிதமாக அல்லது 0 மற்றும் 1 இடையேயான பின்ன வடிவில் கூறப்படுகிறது. உதாரணத்திற்கு, 50% ஊக்க சுழற்சி என்பது அலைவு ஒரு சுழற்சியின் அரை நேரத்தில் உயர்நிலையில் இருக்கும், மற்ற அரை நேரத்தில் குறைந்த நிலையில் இருக்கும்; 100% ஊக்க சுழற்சி என்பது அலைவு எப்போதும் உயர்நிலையில் இருக்கும்; 0% ஊக்க சுழற்சி என்பது அலைவு எப்போதும் குறைந்த நிலையில் இருக்கும்.

• PWM அதிர்வெண்: PWM அலைவின் அதிர்வெண்ணும் ஒவ்வொரு சுழற்சியின் நீளத்தை முடிவு செய்கிறது. உயர்ந்த அதிர்வெண்ணுக்கு ஒவ்வொரு சுழற்சியின் நீளமும் குறைவாக இருக்கும், மற்றும் PWM அலைவு விரைவாக மாறும்.

2. PWM-ல் வோல்ட்டேஜும் ஊக்க சுழற்சியும் இடையேயான உறவு

• சராசரி வோல்ட்டேஜ்: PWM-ல், சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் ஊக்க சுழற்சியின் விகிதத்துக்கு நேர்த்தகவு உள்ளது. PWM அலைவின் உச்ச வோல்ட்டேஜ் Vmax எனில், சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் Vavg-ஐ கீழ்க்கண்ட சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vavg கணக்கிடும் சூத்திரம்:   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; கணக்கிடும்\; சூத்திரம்:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

இங்கு:

• Vavg சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ்.

• D ஊக்க சுழற்சி (0 ≤ D ≤ 1).

• Vmax PWM அலைவின் உச்ச வோல்ட்டேஜ் (தொடர்பு வோல்ட்டேஜ்).

• ஊக்க சுழற்சியின் தாக்கம் சராசரி வோல்ட்டேஜில்:

• ஊக்க சுழற்சி 0% எனில், PWM அலைவு எப்போதும் குறைந்த நிலையில் இருக்கும், சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் 0.

• ஊக்க சுழற்சி 100% எனில், PWM அலைவு எப்போதும் உயர்நிலையில் இருக்கும், சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் உச்ச வோல்ட்டேஜ் Vmax-ஆக இருக்கும்.

• ஊக்க சுழற்சி 0% மற்றும் 100% இடையே இருந்தால், சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் உச்ச வோல்ட்டேஜின் ஒரு விகிதமாக இருக்கும். உதாரணத்திற்கு, 50% ஊக்க சுழற்சி சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் உச்ச வோல்ட்டேஜின் அரை பங்காக இருக்கும்.

3. PWM-ன் பயன்பாடுகள்

a. மோட்டார் கட்டுப்பாடு

• மோட்டார் கட்டுப்பாட்டில், PWM மோட்டாரின் வேகத்தை அல்லது திருப்புத்திறனை கட்டுப்பாடு செய்யப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. PWM அலைவின் ஊக்க சுழற்சியை மாற்றுவதன் மூலம், மோட்டாரின் மீது விரிவாக்கப்படும் சராசரி வோல்ட்டேஜை கட்டுப்பாடு செய்ய முடியும், இதன் மூலம் மோட்டாரின் வெளியேற்ற சக்தியை ஒழுங்கு செய்ய முடியும். உதாரணத்திற்கு, ஊக்க சுழற்சியைக் குறைக்கும் போது சராசரி வோல்ட்டேஜ் குறைக்கப்படுகிறது, மோட்டார் மெதுவாக செல்லும்; ஊக்க சுழற்சியை அதிகரிக்கும் போது சராசரி வோல்ட்டேஜ் அதிகரிக்கும், மோட்டார் வேகமாக செல்லும்.

b. LED தூட்டல்

• LED தூட்டல் பயன்பாடுகளில், PWM ஒரு LED-ன் தூட்டலை ஒழுங்கு செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது. PWM அலைவின் ஊக்க சுழற்சியை மாற்றுவதன் மூலம், LED-ன் மீது விரிவாக்கப்படும் சராசரி வீதத்தை கட்டுப்பாடு செய்ய முடியும், இதன் மூலம் அதன் தூட்டலை ஒழுங்கு செய்ய முடியும். உதாரணத்திற்கு, 50% ஊக்க சுழற்சி LED-ன் தூட்டல் அதன் அதிகார தூட்டலின் அரை பங்காக இருக்கும்; 100% ஊக்க சுழற்சி LED-ன் தூட்டல் அதிகார தூட்டலாக இருக்கும்.

c. DC-DC மாற்றிகள்

• DC-DC மாற்றிகளில் (உதாரணத்திற்கு buck converters அல்லது boost converters), PWM வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜை ஒழுங்கு செய்ய பயன்படுத்தப்படுகிறது. PWM அலைவின் ஊக்க சுழற்சியை மாற்றுவதன் மூலம், மாற்றியின் மீது விரிவாக்கப்படும் செயல்பாட்டின் on-time மற்றும் off-time ஐ கட்டுப்பாடு செய்ய முடியும், இதன் மூலம் வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜை ஒழுங்கு செய்ய முடியும். உதாரணத்திற்கு, buck converter-ல் ஊக்க சுழற்சியை அதிகரிக்கும் போது வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் அதிகரிக்கும்; ஊக்க சுழற்சியை குறைக்கும் போது வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் குறைக்கப்படும்.

4. PWM-ன் நன்மைகள்

• உயர் செயல்திறன்: PWM தொடர்ச்சி செயல்பாடுகள் மூலம் வோல்ட்டேஜை ஒழுங்கு செய்யும் (உதாரணத்திற்கு, ரெசிஷிவ் வோல்ட்டேஜ் வகைப்படுத்தல் போன்ற நேர்த்தகவு ஒழுங்கு செய்யல்), இதனால் சக்தி இழப்பு குறைவாக இருக்கும், செயல்திறன் உயர்ந்ததாக இருக்கும்.

• துல்லியமான ஒழுங்கு: ஊக்க சுழற்சியை துல்லியமாக ஒழுங்கு செய்யும் மூலம், PWM வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் அல்லது வீதத்தை துல்லியமாக ஒழுங்கு செய்ய முடியும்.

• மாற்றுமுறை: PWM மோட்டார் கட்டுப்பாடு, LED தூட்டல், மற்றும் மின்சக்தி மேலாண்மை போன்ற பல பயன்பாடுகளுக்கு எளிதாக பொருத்தமாக இருக்கும்.

5. PWM-ன் வரம்புகள்

• மின்காந்த இடைநிலைகள் (EMI): PWM அலைவுகள் உயர் அதிர்வெண் தொடர்ச்சி செயல்பாடுகளாக இருப்பதால், அவை மின்காந்த இடைநிலைகளை உருவாக்குகின்றன, குறிப்பாக உயர் அதிர்வெண்களில். PWM அமைப்புகளின் வடிவமைப்பில் சரியான தொடர்ச்சி மற்றும் பாதுகாப்பு தொழில்நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்படவேண்டும்.

• ஒலி: சில பயன்பாடுகளில், PWM அலைவுகள் ஒலியான இருந்தால், பெரிய அதிர்வெண்களில் இது விரிவாக்கப்படும். இந்த சிக்கலை தீர்க்க, சரியான PWM அதிர்வெண்ணை தேர்ந்தெடுக்க வேண்டும்.

மீற்று

PWM (Pulse Width Modulation) அலைவுகளில், சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் ஊக்க சுழற்சியின் விகிதத்துக்கு நேர்த்தகவு உள்ளது. ஊக்க சுழற்சி PWM சுழற்சியில் உயர் நிலையில் இருக்கும் நேரத்தின் விகிதத்தை நிர்ணயிக்கிறது, இது சராசரி வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜை பாதிக்கிறது. ஊக்க சுழற்சியை ஒழுங்கு செய்வதன் மூலம், வெளியேற்ற வோல்ட்டேஜ் அல்லது வீதத்தை திருப்பி ஒழுங்கு செய்ய முடியும், இது தொடர்பு வோல்ட்டேஜை மாற்றாமல். PWM தொழில்நுட்பம் மோட்டார் கட்டுப்பாடு, LED தூட்டல், மின்சக்தி மேலாண்மை, மற்றும் பிற பயன்பாடுகளில் பரவலாக பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது உயர் செயல்திறன் மற்றும் துல்லியமான ஒழுங்கு செய்யலை வழங்குகிறது.