వోల్టేజ్ మరియు డ్యూటీ సైకిల్ పల్స్ వైడత మాదిరిక (PWM) లో ఎలా సంబంధం ఉంది?

పల్స్ వైడ్త్ మాదులేషన్ (PWM) లో వోల్టేజ్ మరియు డ్యూటీ సైకిల్ మధ్య సంబంధం

పల్స్ వైడ్త్ మాదులేషన్ (PWM) ఒక టెక్నిక్ అనగా స్విచింగ్ సిగ్నల్ యొక్క డ్యూటీ సైకిల్ను నియంత్రించడం ద్వారా శరాస్రా వెளివెళ్లిన వోల్టేజ్ను నియంత్రించడం. PWM మోటర్ నియంత్రణ, శక్తి నిర్వహణ, లైట్ ఎమ్ఐటింగ్ వంటి అనేక అనువర్తనాలలో వ్యాపకంగా ఉపయోగించబడుతుంది. PWM వ్యవస్థలను సరైన రీతిలో ఉపయోగించడం మరియు డిజైన్ చేయడంలో వోల్టేజ్ మరియు డ్యూటీ సైకిల్ మధ్య సంబంధంను అర్థం చేసుకోవడం ముఖ్యం.

1. PWM యొక్క ప్రాథమిక సిద్ధాంతం

• PWM సిగ్నల్: PWM సిగ్నల్ ఒక నిర్దిష్ట తరంగద్రుతిని కలిగిన సమావర్తక చతురస్ర తరంగం, కానీ ప్రతి చక్రంలో ఉన్న హై (ఓన్) మరియు లో (ఓఫ్) స్థాయిల నిష్పత్తి మార్చబడుతుంది. ఈ నిష్పత్తిని డ్యూటీ సైకిల్ అంటారు.

• డ్యూటీ సైకిల్: డ్యూటీ సైకిల్ సిగ్నల్ హై (ఓన్) గా ఉన్న సమయం మరియు PWM చక్రం యొక్క మొత్తం సమయం యొక్క నిష్పత్తి. ఇది సాధారణంగా శాతం లేదా 0 మరియు 1 మధ్య భిన్నంగా వ్యక్తపరచబడుతుంది. ఉదాహరణకు, 50% డ్యూటీ సైకిల్ అంటే సిగ్నల్ చక్రంలో సగం సమయం హైగా ఉంటుంది మరియు మిగిలిన సగం లోగా ఉంటుంది; 100% డ్యూటీ సైకిల్ అంటే సిగ్నల్ ఎప్పుడూ హైగా ఉంటుంది; 0% డ్యూటీ సైకిల్ అంటే సిగ్నల్ ఎప్పుడూ లోగా ఉంటుంది.

• PWM తరంగద్రుతి: PWM సిగ్నల్ యొక్క తరంగద్రుతి ప్రతి చక్రం యొక్క సమయాన్ని నిర్ధారిస్తుంది. ఎక్కువ తరంగద్రుతులు చిన్న చక్రాలను ఫలితం చేస్తాయి, మరియు PWM సిగ్నల్ ద్రుతంగా మారుతుంది.

2. PWM లో వోల్టేజ్ మరియు డ్యూటీ సైకిల్ మధ్య సంబంధం

• శరాస్రా వోల్టేజ్: PWM లో, శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ డ్యూటీ సైకిల్ కు నిల్వ ఉంటుంది. పీక్ వోల్టేజ్   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vmax, శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; ఈ\; క్రింది\; సూత్రం\; ద్వారా\; లెక్కించవచ్చు:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

ఈ విధంగా:

• Vavg శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్.

• D డ్యూటీ సైకిల్ (0 ≤ D ≤ 1).

• Vmax PWM సిగ్నల్ యొక్క పీక్ వోల్టేజ్ (సాధారణంగా సరఫరా వోల్టేజ్).

• డ్యూటీ సైకిల్ యొక్క ప్రభావం శరాస్రా వోల్టేజ్ పై:

• డ్యూటీ సైకిల్ 0% అయినప్పుడు, PWM సిగ్నల్ ఎప్పుడూ లోగా ఉంటుంది, శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ 0.

• డ్యూటీ సైకిల్ 100% అయినప్పుడు, PWM సిగ్నల్ ఎప్పుడూ హైగా ఉంటుంది, శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ పీక్ వోల్టేజ్ Vmax కి సమానం.

• డ్యూటీ సైకిల్ 0% మరియు 100% మధ్య ఉంటే, శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ పీక్ వోల్టేజ్ యొక్క నిష్పత్తి. ఉదాహరణకు, 50% డ్యూటీ సైకిల్ అంటే శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ పీక్ వోల్టేజ్ యొక్క సగం.

3. PWM యొక్క అనువర్తన ఉదాహరణలు

a. మోటర్ నియంత్రణ

• మోటర్ నియంత్రణలో, PWM మోటర్ యొక్క వేగం లేదా టార్క్ను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. PWM సిగ్నల్ యొక్క డ్యూటీ సైకిల్ను మార్చడం ద్వారా, మోటర్‌కు వెలివెళ్లిన శరాస్రా వోల్టేజ్ను నియంత్రించవచ్చు, అది మోటర్ యొక్క ప్రవృత్తి శక్తిని మార్చుతుంది. ఉదాహరణకు, డ్యూటీ సైకిల్ తగ్గించడం శరాస్రా వోల్టేజ్ను తగ్గించుతుంది, మోటర్ ను మధ్యస్థం చేస్తుంది, డ్యూటీ సైకిల్ పెంచడం శరాస్రా వోల్టేజ్ను పెంచుతుంది, మోటర్ ను వేగం చేస్తుంది.

b. LED డిమింగ్

• LED డిమింగ్ అనువర్తనాలలో, PWM లెడ్ యొక్క ప్రకాశాన్ని నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. PWM సిగ్నల్ యొక్క డ్యూటీ సైకిల్ను మార్చడం ద్వారా, LED యొక్క శరాస్రా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని నియంత్రించవచ్చు, అది ప్రకాశాన్ని మార్చుతుంది. ఉదాహరణకు, 50% డ్యూటీ సైకిల్ అంటే LED యొక్క ప్రకాశం సర్వాంతసారా ప్రకాశం యొక్క సగం, 100% డ్యూటీ సైకిల్ అంటే LED యొక్క ప్రకాశం సర్వాంతసారా ప్రకాశం.

c. DC-DC కన్వర్టర్లు

• DC-DC కన్వర్టర్లు (బక్ కన్వర్టర్లు లేదా బుస్ట్ కన్వర్టర్లు వంటివి) లో, PWM వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ను నియంత్రించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది. PWM సిగ్నల్ యొక్క డ్యూటీ సైకిల్ను మార్చడం ద్వారా, స్విచింగ్ డైవైస్ యొక్క ఓన్ సమయం మరియు ఓఫ్ సమయాన్ని నియంత్రించవచ్చు, అది వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ను మార్చుతుంది. ఉదాహరణకు, బక్ కన్వర్టర్ లో, డ్యూటీ సైకిల్ పెంచడం వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ను పెంచుతుంది, డ్యూటీ సైకిల్ తగ్గించడం వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ను తగ్గించుతుంది.

4. PWM యొక్క ప్రయోజనాలు

• ఉపయోగకార్యత: PWM స్విచింగ్ ప్రక్రియల ద్వారా వోల్టేజ్ను నియంత్రించడం లీనియర్ నియంత్రణ (ఉదాహరణకు, రెసిసివ్ వోల్టేజ్ డైవైధర్ల ద్వారా) కంటే తక్కువ శక్తి నష్టాలను మరియు ఎక్కువ ఉపయోగకార్యతను ఫలితం చేస్తుంది.

• ప్రామాణిక నియంత్రణ: డ్యూటీ సైకిల్ను సామర్థ్యవంతంగా మార్చడం ద్వారా, PWM వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ లేదా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని ప్రామాణికంగా నియంత్రించవచ్చు.

• ప్రతిస్పందించే సామర్థ్యం: PWM మోటర్ నియంత్రణ, LED డిమింగ్, శక్తి నిర్వహణ వంటి వివిధ అనువర్తనాలకు సులభంగా అనుకూలంగా ఉంటుంది.

5. PWM యొక్క పరిమితులు

• ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ ఇంటర్ఫెరెన్స్ (EMI): PWM సిగ్నల్లు హై ఫ్రీక్వెన్సీ స్విచింగ్ సిగ్నల్లు, వాటి ద్వారా ఎలక్ట్రోమాగ్నెటిక్ ఇంటర్ఫెరెన్స్ ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, ప్రత్యేకించి ఎక్కువ తరంగద్రుతుల వద్ద. PWM వ్యవస్థ డిజైన్ లో యోగ్య ఫిల్టరింగ్ మరియు షీలింగ్ టెక్నిక్లను ఉపయోగించాలి.

• శబ్దం: కొన్ని అనువర్తనాలలో, PWM సిగ్నల్లు శ్రవణీయ శబ్దాన్ని ఉత్పత్తి చేయవచ్చు, ప్రత్యేకించి ఔడియో యంత్రాలు లేదా మోటర్ డ్రైవ్లు. ఇది యోగ్య PWM తరంగద్రుతిని ఎంచుకోవడం ద్వారా కొంత వరకు తగ్గించవచ్చు.

సారాంశం

పల్స్ వైడ్త్ మాదులేషన్ (PWM) లో, శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ డ్యూటీ సైకిల్ కు నిల్వ ఉంటుంది. డ్యూటీ సైకిల్ ప్రతి PWM చక్రంలో సిగ్నల్ హైగా ఉన్న సమయం యొక్క నిష్పత్తిని నిర్ధారిస్తుంది, అది శరాస్రా వెలివెళ్లిన వోల్టేజ్ను మార్చుతుంది. డ్యూటీ సైకిల్ను మార్చడం ద్వారా, వోల్టేజ్ లేదా విద్యుత్ ప్రవాహాన్ని సర్వాంతసారా వోల్టేజ్ మార్చే గా నియంత్రించవచ్చు. PWM టెక్న