voltیج اور ڈیوٹی سائیکل کس طرح پالس وڈتھ مودیولیشن (PWM) میں متعلق ہیں؟

voltیج اور ڈیوٹی سائیکل کے درمیان تعلق پالس وائڈتھ مدولیشن (PWM) میں

پالس وائڈتھ مدولیشن (PWM) ایک تکنیک ہے جس میں ایک سوئچنگ سگنل کے ڈیوٹی سائیکل کو کنٹرول کرتے ہوئے اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج کو ریگولیٹ کیا جاتا ہے۔ PWM کو موتروں کے کنٹرول، پاور مینجمنٹ، اور LED ڈائم کے جیسے ایپلیکیشنز میں وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ PWM میں ولٹیج اور ڈیوٹی سائیکل کے درمیان تعلق کو سمجھنا PWM سسٹم کو صحیح طور پر استعمال اور ڈیزائن کرنے کے لیے ضروری ہے۔

1. PWM کا بنیادی مبدأ

• PWM سگنل: PWM سگنل ایک دورانیہ مربعی موج ہے جس کی فریکوئنسی ثابت ہوتی ہے لیکن ہر سائیکل کے اندر عالی (آن) اور نیچے (آف) لیول کا متغیر تناسب ہوتا ہے۔ اس تناسب کو ڈیوٹی سائیکل کہا جاتا ہے۔

• ڈیوٹی سائیکل: ڈیوٹی سائیکل PWM سائیکل کے کل وقت کے مقابلے میں سگنل کا عالی (آن) وقت کا تناسب ہوتا ہے۔ عموماً اسے فیصد یا 0 سے 1 کے درمیان کسر کے طور پر ظاہر کیا جاتا ہے۔ مثال کے طور پر، 50% ڈیوٹی سائیکل کا مطلب ہے کہ سگنل کا نصف وقت عالی ہے اور نصف وقت نیچے ہے؛ 100% ڈیوٹی سائیکل کا مطلب ہے کہ سگنل ہمیشہ عالی ہے؛ اور 0% ڈیوٹی سائیکل کا مطلب ہے کہ سگنل ہمیشہ نیچے ہے۔

• PWM فریکوئنسی: PWM سگنل کی فریکوئنسی ہر سائیکل کی مدت کو تعین کرتی ہے۔ زیادہ فریکوئنسی کے ساتھ کم سائیکل ہوتے ہیں، اور PWM سگنل تیزی سے تبدیل ہوتا ہے۔

2. PWM میں ولٹیج اور ڈیوٹی سائیکل کے درمیان تعلق

• اوسط ولٹیج: PWM میں، اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج ڈیوٹی سائیکل کے تناسب میں ہوتا ہے۔ اگر PWM سگنل کا پیک ولٹیج Vmax ہے، تو اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج Vavg کو نیچے دی گئی فارمولہ کے ذریعے کلکول کیا جا سکتا ہے:   ${\mathrm{<br>\; }}_{}$Vavg کو نیچے دی گئی فارمولہ کے ذریعے کلکول کیا جا سکتا ہے:   ${\mathrm{<span\; style="font-family:\; arial,\; helvetica,\; sans-serif;\; font-size:\; 16px;">Vavg\; کو\; نیچے\; دی\; گئی\; فارمولہ\; کے\; ذریعے\; کلکول\; کیا\; جا\; سکتا\; ہے:</span>\; }}_{}$

Vavg=D×Vmax

جہاں:

• Vavg اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج ہے۔

• D ڈیوٹی سائیکل ہے (0 ≤ D ≤ 1)۔

• Vmax PWM سگنل کا پیک ولٹیج ہے (عموماً سپلائی ولٹیج)۔

• ڈیوٹی سائیکل کا اوسط ولٹیج پر اثر:

• جب ڈیوٹی سائیکل 0% ہوتا ہے، تو PWM سگنل ہمیشہ نیچے ہوتا ہے، اور اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج 0 ہوتا ہے۔

• جب ڈیوٹی سائیکل 100% ہوتا ہے، تو PWM سگنل ہمیشہ عالی ہوتا ہے، اور اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج پیک ولٹیج Vmax کے برابر ہوتا ہے۔

• جب ڈیوٹی سائیکل 0% اور 100% کے درمیان ہوتا ہے، تو اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج پیک ولٹیج کا ایک تناسب ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، 50% ڈیوٹی سائیکل کا مطلب ہے کہ اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج پیک ولٹیج کا نصف ہوتا ہے۔

3. PWM کے اطلاقی مثالیں

a. موتروں کا کنٹرول

• موتروں کے کنٹرول میں، PWM کو موتروں کی رفتار یا ٹارک کو ریگولیٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ PWM سگنل کے ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتے ہوئے موتروں کو لاگو کی جانے والی اوسط ولٹیج کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جس سے موتروں کا آؤٹ پٹ پاور کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ڈیوٹی سائیکل کو کم کرنا اوسط ولٹیج کو کم کرتا ہے، جس سے موتروں کی رفتار کم ہو جاتی ہے، جبکہ ڈیوٹی سائیکل کو بڑھانا اوسط ولٹیج کو بڑھاتا ہے، جس سے موتروں کی رفتار بڑھ جاتی ہے۔

b. LED ڈائم

• LED ڈائم کے اطلاقیوں میں، PWM کو LED کی روشنی کو ایڈجسٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ PWM سگنل کے ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتے ہوئے LED کے ذریعے گزرनے والی اوسط کرنٹ کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جس سے اس کی روشنی کو ایڈجسٹ کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، 50% ڈیوٹی سائیکل کا مطلب ہے کہ LED کی روشنی اپنی زیادہ سے زیادہ روشنی کا نصف ہوتی ہے، جبکہ 100% ڈیوٹی سائیکل کا مطلب ہے کہ LED مکمل روشن ہوتا ہے۔

c. DC-DC کنورٹرز

• DC-DC کنورٹرز (جیسے بک کنورٹرز یا بوسٹ کنورٹرز) میں، PWM کو آؤٹ پٹ ولٹیج کو ریگولیٹ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ PWM سگنل کے ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتے ہوئے سوئچنگ ڈیوائس کے آن اور آف وقت کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے، جس سے آؤٹ پٹ ولٹیج کو کنٹرول کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، بک کنورٹرز میں ڈیوٹی سائیکل کو بڑھانا آؤٹ پٹ ولٹیج کو بڑھاتا ہے، جبکہ ڈیوٹی سائیکل کو کم کرنا آؤٹ پٹ ولٹیج کو کم کرتا ہے۔

4. PWM کے فوائد

• زیادہ کارکردگی: PWM سوئچنگ آپریشن کے ذریعے ولٹیج کو کنٹرول کرتا ہے، جس کی وجہ سے کم توانائی کی نقصانات ہوتی ہیں اور کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔

• صحت سے کنٹرول: ڈیوٹی سائیکل کو صحت سے تبدیل کرتے ہوئے PWM آؤٹ پٹ ولٹیج یا کرنٹ پر فائن کنٹرول کی اجازت دیتا ہے۔

• مطابقت: PWM کو موتروں کے کنٹرول، LED ڈائم، اور پاور مینجمنٹ جیسے مختلف اطلاقیوں میں آسانی سے مطابق کیا جا سکتا ہے۔

5. PWM کی محدودیتیں

• ایلیکٹرومیگنیٹک انٹرفیئرانس (EMI): کیونکہ PWM سگنلز کو ایک ہائی فریکوئنسی سوئچنگ سگنل ہوتے ہیں، وہ خاص طور پر زیادہ فریکوئنسی پر الیکٹرومیگنیٹک انٹرفیئرانس پیدا کرتے ہیں۔ PWM سسٹم کے ڈیزائن میں درست فلٹرنگ اور شیلڈنگ کی تکنیکوں کو استعمال کیا جانا چاہئے۔

• نوئز: کچھ اطلاقیوں میں، PWM سگنلز کو آڈیو ایکیپمنٹ یا موٹر ڈرائیوز میں قابل سماعت نوئز پیدا کر سکتے ہیں۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے مناسب PWM فریکوئنسی کا انتخاب کیا جا سکتا ہے۔

خلاصہ

پالس وائڈتھ مدولیشن (PWM) میں، اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج ڈیوٹی سائیکل کے تناسب میں ہوتا ہے۔ ڈیوٹی سائیکل PWM سائیکل کے اندر عالی وقت کا تناسب ڈیٹرمائن کرتا ہے، جس سے اوسط آؤٹ پٹ ولٹیج کو اثرانداز کیا جاتا ہے۔ ڈیوٹی سائیکل کو تبدیل کرتے ہوئے آؤٹ پٹ ولٹیج یا کرنٹ کو مطابق طور پر ریگولیٹ کیا جا سکتا ہے بغیر سپلائی ولٹیج کو تبدیل کیے۔ PWM ٹیکنالوجی کو موتروں کے کنٹرول، LED ڈائم، پاور مینجمنٹ، اور دیگر اطلاقیوں میں وسیع طور پر استعمال کیا جاتا ہے، جس سے زیادہ کارکردگی اور صحت سے کنٹرول حاصل ہوتا ہے۔