Fiecare inginer electronic începător știe cum să obțină o tensiune constantă de la o lamă. E simplu, trebuie să treci PWM-ul printr-un filtru low-pass (în cel mai simplu caz un circuit RC) și la ieșirea filtrului obținem o tensiune constantă, nu?

De fapt, mi se pare că totul este mult mai interesant, atunci când încercăm să obțineți o tensiune constantă de la lame, apar următoarele întrebări:

Cum să alegi evaluările elementului de filtrare?

Se va netezi complet sau vor rămâne ondulații?

Și cum funcționează acest lucru în general, deoarece condensatorul este încărcat și descărcat prin același rezistor și, în teorie, dacă factorul de umplere este mai mic de jumătate, tensiunea condensatorului va fi în general zero. De exemplu, factorul nostru de umplere este de 30%, apoi 30% din perioada în care condensatorul va fi încărcat și 70% se va descărca, prin același rezistor și în final nu va mai rămâne nimic pe el, cel puțin cineva s-ar putea gândi asa de.

Să verificăm acest lucru în practică, pentru aceasta vom asambla circuitul prezentat mai jos și vom conecta sondele osciloscopului la punctele 1 și 2, Trebuie remarcat faptul că perioada de înclinare este cu un ordin de mărime mai mare decât constanta de timp a acestui lanț.

Oscilograma arată că acesta este într-adevăr ceea ce se întâmplă, cât de repede s-a încărcat și s-a descărcat condensatorul la fel de repede. Cum obții o tensiune constantă de la o lamă?

Singura idee care se sugerează este schimbarea valorilor filtrului RC, să creștem valoarea rezistorului cu un ordin de mărime, crescând astfel constanta circuitului RC (acum va fi egală cu perioada shim) sau reducerea frecvenței de tăiere a filtrului.

Vai, ceva începe să devină mai clar, avem o componentă permanentă. Adică, o eroare s-a strecurat în raționamentul nostru și constă în faptul că condensatorul este încărcat de la 0 la 63% într-un timp egal cu R*C( T), și se descarcă de la 63% la 5% în mai mult de 2T, mai jos sunt grafice care explică acest lucru.

Graficele arată că rata de încărcare și descărcare a condensatorului nu este constantă și depinde de încărcarea condensatorului, această proprietate ne permite să obținem o tensiune constantă de la comutator.

Acum că am găsit o eroare în gândirea noastră, să analizăm ce s-a întâmplat în primul experiment. Se știe că încărcarea sau descărcarea completă a unui condensator are loc într-un timp egal cu 5T, iar încărcarea până la 95% și descărcarea până la 5% în aproximativ 3T. Deoarece constanta de timp a circuitului RC (pe care l-am folosit ca filtru trece-jos) era mică, în timpul unei perioade de comutare condensatorul a reușit să se încarce și să se descarce aproape complet.

După ce am crescut constanta de timp a lanțului, viteza de încărcare și descărcare a devenit diferită. De exemplu, condensatorul a reușit să se descarce la 63% în timpul X Pentru a se descărca complet este nevoie de mai mult timp decât 2x. Pentru a înțelege acest lucru, vă puteți uita la graficele de mai sus.

Deci, concluzia este că constanta de timp a lanțului RC trebuie să fie egală cu sau mai mare decât perioada de shim, atunci încărcarea-descărcare completă a condensatorului nu va avea loc într-o singură perioadă. Dacă creștem constanta de timp a lanțului RC cu un ordin de mărime, timpul procesului de tranziție va crește și ondulația va scădea. Timpul tranzitoriu este perioada de timp în care tensiunea de pe condensator se va schimba de la 0 la o valoare constantă. Această concluzie este oferită pentru înțelegere generală.

Acum că înțelegem aproximativ cum se obține o tensiune constantă dintr-o lamă, să trecem la problema reală.
Este necesar să se genereze o tensiune de referință la una dintre intrările amplificatorului operațional folosind o lamă și un filtru trece-jos, unitatea logică a lamei este de 3 volți, frecvența amplificatorului este de 10KHz, nivelul de ondulare permis este de 30 milivolti. Presupunem că intrările amplificatorului operațional nu consumă curent ca filtru trece jos, vom lua un filtru de ordinul întâi implementat pe un circuit RC.

Cel mai simplu mod este să luați un lanț RC în care T este cu două ordine de mărime mai mare decât valoarea shim-ului și să vedeți ce ondulații vor fi și apoi să selectați valorile filtrului, dar aceasta nu este altceva decât o metodă științifică de poking, dar eu aș dori să calculez totul sincer.

Deci, pentru a face un calcul sincer, să calculăm de câte ori trebuie să fie slăbit semnalul, 3000/30 = 100 și să-l convertim în decibeli, rezultă -40dB.

Se știe că panta filtrului de ordinul întâi este de 20 dB/deceniu, iar atenuarea semnalului cu 40 dB, corespunde unei creșteri a frecvenței cu două decenii. (20 dB/deceniu - o scădere a amplitudinii de 10 ori (20 dB), cu o creștere a frecvenței de 10 ori (deceniu).

Știind că frecvența de tăiere a filtrului ar trebui să fie de două decenii (de 100 de ori) mai mică decât frecvența de separare, o putem calcula 10KHz/100 = 100 Hz.

Evaluările de filtrare pot fi selectate folosind o formulă binecunoscută.

Să considerăm că rezistența este de 16K și condensatorul de 100nF.
Să verificăm ce se întâmplă în practică, să asamblam circuitul prezentat mai jos și să conectăm la punctele unu și doi.

Și să desenăm LFC-ul circuitului nostru.

Acest generator are un sistem de alimentare în impulsuri, care este foarte zgomotos, acest lucru poate fi văzut în al doilea canal, dar dacă te uiți cu atenție, poți vedea că amplitudinea ondulației pe oscilogramă este de aproximativ 40 de milivolți, adică ușor diferită de cel calculat, dar acest lucru este normal deoarece shim-ul conține armonici mai mari care contribuie și dezintegrarea nu este întotdeauna egală cu 20 dB/deceniu, acest lucru se vede în LFC. În ciuda
unele presupuneri, acest calcul mi s-a părut foarte simplu și de înțeles, pentru că cu ajutorul gândirii logice simple și a formulelor școlare am rezolvat o problemă atât de interesantă. Când rezolvăm această problemă, este important să înțelegem sensul fizic că găsim în esență un punct pe răspunsul în frecvență al unui filtru abstract care corespunde suprimarii semnalului dorit, a doua coordonată a punctului este frecvența, ar trebui să fie egală cu frecvența shimului. Astfel, găsim unul dintre punctele răspunsului în frecvență al filtrului, folosind acest punct găsim frecvența de tăiere și știind-o găsim valorile filtrului, atât.

Parametrii tehnici principali:

• a) Frecvența semnalului PWM 400 Hz
• b) Numărul de gradații ale semnalului PWM 16
• c) Controler PWM bazat pe un contor subtractiv TTL/74ХХ
• e) Controlerul PWM ar trebui dezvoltat pe microcircuite TTL/74XX din seria SN74. Efectuați testarea principalelor blocuri de controler pe elemente logice - Porți logice (Ideal) și pe D-flip-flops (Ideal), întocmește scheme de circuit ale blocurilor de controler pe circuite integrate TTL reale - 4-LE și 2-D flip-flops într-un pachet dintr-o serie dată.
• d) Pregătiți microcircuite personalizate pentru blocurile principale ale controlerului - generator de ceas, divizor de frecvență și bloc principal.

Cerințe primare:

Realizați o schemă bloc și circuit a controlerului, testați blocurile individuale în mediul software EWB și faceți o alegere informată a microcircuitelor necesare.

Furnizați o schemă de circuit a unui controler PWM.

Controler digital PWM

PWM (modularea lățimii pulsului), engleză. PWM - modularea lățimii impulsului. PWM este un semnal digital cu ajutorul căruia puteți seta și controla nivelul unui semnal analogic pe o gamă largă de comutatoare.

Fig.1.

Acest lucru este deosebit de important la regulatoarele puternice cu eficiență ridicată, deoarece puterea minimă este disipată pe comutatoare numai în momentul comutării.

Figura 1 prezintă o diagramă de timp PWM cu un ciclu de lucru constant. O perioadă conține un impuls unitar de lățime T1 și un impuls zero de lățime T0. în care

Perioada PWM este -.T și, prin urmare, rata de repetiție a pulsului F=1/T este o valoare constantă. Coeficientul PWM G este echivalentul amplitudinii semnalului analogic:

Prin modificarea duratei impulsului T 1, puteți ajusta nivelul mediu de tensiune: dacă nivelul semnalului maxim PWM Um = En, atunci prin aplicarea semnalului PWM filtrului de tensiune, puteți obține o tensiune analogică la filtru. ieșire

În unele cazuri, utilizarea unui filtru nu este necesară - de exemplu, la reglarea curentului pentru a controla luminozitatea lămpii, viteza de rotație a motorului, deoarece au o anumită constantă de timp și dacă perioada PWM este mai mică decât aceasta. constant, atunci nu va exista nicio pâlpâire sau vibrație a motorului. Dar, în unele cazuri, nu puteți face fără un filtru. Desigur, cu cât perioada PWM este mai scurtă, cu atât semnalul analogic va fi „mai lin”, dar o scădere a perioadei duce la o creștere a discretității controlului ciclului de lucru, la o creștere a ratei de repetare a impulsului F și, în consecință, la o creșterea pierderilor de putere la comutatoare și scăderea eficienței.

Sunt numite convertoare de semnal analogic la impulsuri PWM Modulatoare PWM, deoarece sunt utilizate pe scară largă în comunicațiile cu coduri de impuls și dispozitivele simple de automatizare. Convertoarele de cod binar în impulsuri PWM au devenit deosebit de răspândite odată cu dezvoltarea tehnologiei cu microprocesoare, acestea sunt dispozitive încorporate ale majorității microcontrolerelor moderne. În literatură se numesc Controlere PWM.

Modulatoarele analog-digitale PWM și controlerele digitale PWM au multe în comun (vezi Fig. 2). Generatorul de impulsuri de ceas stabilește perioada (T) și rata de repetiție a impulsurilor PWM (F=1/T). Driverul de rampă generează un semnal care variază liniar. Dispozitivul de comparare înregistrează momentul în care semnalul care variază liniar atinge nivelul semnalului de control Uo. Un semnal de impuls este generat la ieșire de la începutul bazei de timp până la momentul egalității. La modulatoarele PWM semnalul de control este analogic, la controlerele PWM este digital. Aceasta determină designul specific al circuitului (analogic sau digital) al generatorului de rampă și al circuitelor de comparație.

În opinia noastră, primul loc pentru a începe să vă familiarizați cu platforma Arduino sunt ieșirile sale digitale. Acestea vor fi utile pentru conectarea diverselor periferice: LED-uri, module de relee etc.

Există 14 dintre ele pe placa Arduino UNO (D0-D13). Ele pot funcționa ca intrări, ieșiri și ieșiri PWM.

Configurația pinului ca intrare sau ieșire este specificată în configurarea void

pinMode(3, OUTPUT); // Inițializați pinul digital 3 ca intrare pinMode(3, INPUT);

1) Ieșiri digitale

După configurarea unui pin digital ca ieșire, îi putem da două semnificații:

// Setează tensiunea pinului 3 ridicată digitalWrite(3, HIGH); // Setează tensiunea pinului 3 scăzută digitalWrite(3, LOW);

La un nivel ridicat, ieșirea funcționează ca o „sursă de alimentare” cu o tensiune de 5 volți la un nivel scăzut, ieșirea este conectată la pământul MK. În aceste două moduri, portul poate ieși sau recepționa curent de până la 40mA. Acest lucru vă va permite să conectați sarcini de putere redusă la placa Arduino. Dacă curentul depășește 40 mA, fie un port separat, fie întreaga piatră se poate arde.

Exemplu în practică

Ca prim exemplu, să executăm un anume „Hello, World!” în tema Arduino - clipim LED-ul.

Placa Arduino are deja un LED încorporat conectat la pinul D13. Îl puteți folosi, dar, ca exemplu, să asamblam primul circuit pe o placă de breadboard.

2) Ieșiri digitale cu suport PWM

PWM (Pulse Width Modulation) sau PWM (Pulse Width Modulation) este un program software legat de temporizatorul intern al controlerului, alternând niveluri ridicate și scăzute pe portul controlerului cu un ciclu de lucru specificat. PWM este un lucru foarte util care este util pentru reglarea luminozității LED-urilor sau controlul vitezei de rotație a motoarelor ().

Nu toate ieșirile digitale acceptă PWM. Arduino UNO are 6 dintre ele (D3, D5, D6, D9, D10, D11). Cantitatea poate varia pentru alte plăci. Vezi specificațiile.

În codul programului, ciclul de lucru este specificat ca un număr de la 0 (min) la 255 (max).

// Setează un semnal PWM pe pinul 3 cu un ciclu de lucru de 150 analogWrite(3, 150);

Exemplu în practică

Ca exemplu clar, controlăm luminozitatea LED-ului folosind modulația PWM.

După cum am menționat deja, Arduino are un LED încorporat conectat la pinul D13. Cu toate acestea, acest pin nu are suport PWM. Pin D3 are suport PWM. La acesta, ca în exemplul anterior, vom conecta un LED

Pentru experiment vom avea nevoie de:

Exemplu de descriere:

Când este setat la un nivel ridicat (HIGH), la pinul D3 apare o tensiune care trece prin LED (LED1) și îl face să se aprindă. Când este setat la LOW, tensiunea nu mai este furnizată și LED-ul este stins. Rezistorul (R1) este necesar pentru a limita curentul consumat de LED.

Ciclul de lucru al semnalului PWM, în esență, stabilește intervalele de alternanță ale nivelurilor înalte și scăzute, adică se aprinde și stinge LED-ul. Datorită inerției vederii noastre, atunci când frecvența de pâlpâire a LED-ului depășește o anumită valoare, creierul nostru încetează să mai perceapă pâlpâirea reală și percepe imaginea ca o schimbare a luminozității strălucirii.

Schema circuitului rămâne aceeași ca în primul exemplu.

Pe o placă adevărată totul va arăta astfel:

Note de asamblare:

Pinul D3 este conectat la anodul LED-ului, iar catodul merge la un rezistor. Rezistorul nu are polaritate și poate fi instalat pe ambele părți.

Cod simplu:

// Atribuiți un nume pinului digital 3 int led = 3; gol înființat () { // Inițializați pinul digital 3 ca ieșire pinMode(led, OUTPUT); ) gol buclă () { /* Setați valoarea PWM la 25 (10% din max) Cu alte cuvinte (1/10 timp RAI, 9/10 MINUT) O astfel de clipire se află în raza percepției umane. Ochiul vede o clipire */ analogWrite(led, 25); întârziere (4000); // Așteptați 4 secunde /* Setați valoarea PWM la 150 (60% din max) Cu alte cuvinte (6/10 ori MARE, 4/10 SCĂZUT) Frecvența modificărilor imaginii este mare, mai mare decât cea percepută de ochiul uman, dar nu maximă Ochiul îl percepe ca pe un LED care arde constant cu o anumită luminozitate */ analogWrite(led, 150); întârziere (4000); /* Setați valoarea PWM la 255 (100% din max) Cu alte cuvinte (10/10 ori MARE, 0/10 SCĂZUT) La valoarea maximă PWM, LED-ul este aprins constant */ analogWrite(led, 255); întârziere (4000); // Și pentru exemplul final, să rulăm valorile PWM de la min la max pentru (int i = 0; i< 255; i++) { analogWrite (led, i); delay (50); } for (int i = 255; i >0; i--) ( analogWrite (led, i); întârziere (50); ) )

3) Intrări digitale

După cum sa menționat deja, pinii digitali pot fi utilizați ca intrări. Cel mai izbitor exemplu de utilizare a acestei funcții este conectarea unui buton. Citirea se face prin funcție.

// Citiți valoarea de pe portul digital 4 digitalRead(4);

Ca răspuns primim valorile MARE sau SCĂZUTĂ.

Dacă nu există nimic conectat la portul de citire, atunci funcția digitalRead() poate returna valorile HIGH sau LOW în mod neregulat. Pentru a evita alarmele false, intrările trebuie trase în sus cu o rezistență de 10-20 kOhm. Când butonul este scurtcircuitat la masă, trageți-l la putere când este scurtcircuitat la masă, trageți-l la masă.

Una dintre abordările utilizate pentru a reduce semnificativ pierderile de încălzire ale componentelor de putere ale circuitelor radio este utilizarea comutării modurilor de funcționare ale instalațiilor. Cu astfel de sisteme, componenta de putere electrică este fie deschisă - în acest moment există practic o cădere de tensiune nulă pe ea, fie deschisă - în acest moment i se furnizează curent zero. Puterea disipată poate fi calculată prin înmulțirea curentului și a tensiunii. În acest mod, este posibil să se obțină o eficiență de aproximativ 75-80% sau mai mult.

Ce este PWM?

Pentru a obține un semnal de forma necesară la ieșire, întrerupătorul de alimentare trebuie deschis doar pentru un anumit timp, proporțional cu indicatorii calculați ai tensiunii de ieșire. Acesta este principiul modulării lățimii impulsului (PWM). Apoi, un semnal de această formă, constând din impulsuri care variază în lățime, intră în zona filtrului pe baza unui inductor și a unui condensator. După conversie, ieșirea va fi un semnal aproape ideal de forma necesară.

Domeniul de aplicare al PWM nu se limitează la comutarea surselor de alimentare, stabilizatorilor și convertoarelor de tensiune. Utilizarea acestui principiu la proiectarea unui amplificator audio puternic face posibilă reducerea semnificativă a consumului de energie al dispozitivului, duce la miniaturizarea circuitului și optimizează sistemul de transfer de căldură. Dezavantajele includ calitatea mediocră a semnalului de ieșire.

Formarea semnalelor PWM

Crearea semnalelor PWM cu forma dorită este destul de dificilă. Cu toate acestea, industria de astăzi se poate încânta cu cipuri speciale minunate cunoscute sub numele de controlere PWM. Sunt ieftine și rezolvă complet problema generării unui semnal cu lățimea impulsului. Familiarizarea cu designul lor tipic vă va ajuta să navigați prin structura unor astfel de controlere și utilizarea lor.

Circuitul standard al controlerului PWM presupune următoarele ieșiri:

• Ieșire comună (GND). Este implementat sub forma unui picior, care este conectat la firul comun al circuitului de alimentare al dispozitivului.
• Pin de alimentare (VC). Responsabil cu alimentarea circuitului. Este important să nu îl confundați cu vecinul său cu un nume similar - pinul VCC.
• Pin de control al puterii (VCC). De regulă, cipul controlerului PWM preia controlul asupra tranzistorilor de putere (bipolar sau cu efect de câmp). Dacă tensiunea de ieșire scade, tranzistoarele se vor deschide doar parțial și nu complet. Încălzindu-se rapid, vor eșua în curând, incapabili să facă față sarcinii. Pentru a exclude această posibilitate, este necesar să monitorizați tensiunea de alimentare la intrarea microcircuitului și să nu permiteți acestuia să depășească marcajul de proiectare. Dacă tensiunea la acest pin scade sub cea setată special pentru acest controler, dispozitivul de control se oprește. De obicei, acest pin este conectat direct la pinul VC.

Tensiunea de control la ieșire (OUT)

Numărul de pini ai unui microcircuit este determinat de proiectarea și principiul său de funcționare. Nu este întotdeauna posibil să înțelegeți imediat termenii complexi, dar să încercăm să evidențiem esența. Există microcircuite pe 2 pini care controlează cascade push-pull (cu braț dublu) (exemple: punte, semipunte, convertor invers în 2 timpi). Există, de asemenea, analogi ale controlerelor PWM pentru controlul cascadelor cu un singur capăt (cu un singur braț) (exemple: înainte/înapoi, boost/buck, inversare).

În plus, treapta de ieșire poate avea o structură cu un singur ciclu sau cu două cicluri. Push-pull este utilizat în principal pentru a conduce un FET dependent de tensiune. Pentru a închide rapid, este necesar să se obțină descărcarea rapidă a condensatoarelor de sursă de poartă și de scurgere de poartă. În acest scop, se folosește treapta de ieșire push-pull a controlerului, a cărei sarcină este să se asigure că ieșirea este scurtcircuitată la un cablu comun dacă este necesară închiderea tranzistorului cu efect de câmp.

Controlerele PWM pentru putere mare pot avea, de asemenea, controale ale comutatorului de ieșire (driver). Se recomandă utilizarea tranzistoarelor IGBT ca comutatoare de ieșire.

Principalele probleme ale convertoarelor PWM

Când utilizați orice dispozitiv, este imposibil să eliminați complet posibilitatea defecțiunii, iar acest lucru este valabil și pentru convertoare. Complexitatea designului nu contează, chiar și binecunoscutul controler TL494 PWM poate cauza probleme de funcționare. Defecțiunile au o natură diferită - unele dintre ele pot fi detectate cu ochi, în timp ce detectarea altora necesită echipamente speciale de măsurare.

Pentru a utiliza un controler PWM, ar trebui să vă familiarizați cu lista principalelor defecțiuni ale dispozitivului și numai mai târziu - cu opțiuni pentru eliminarea acestora.

Depanare

Una dintre cele mai frecvente probleme este defectarea tranzistoarelor cheie. Rezultatele pot fi văzute nu numai atunci când încercați să porniți dispozitivul, ci și atunci când îl examinați cu un multimetru.

În plus, există și alte defecte care sunt oarecum mai greu de detectat. Înainte de a verifica direct controlerul PWM, puteți lua în considerare cele mai frecvente cazuri de defecțiuni. De exemplu:

• Controlerul se blochează după pornire - o întrerupere a buclei OS, o cădere de curent, probleme cu condensatorul la ieșirea filtrului (dacă există) sau driverul; Poate că controlul controlerului PWM a mers prost. Este necesar să inspectați dispozitivul pentru așchii și deformări, să măsurați indicatorii de sarcină și să îi comparați cu cei standard.
• Controlerul PWM nu pornește - una dintre tensiunile de intrare lipsește sau dispozitivul este defect. Inspectarea și măsurarea tensiunii de ieșire poate ajuta sau, ca ultimă soluție, înlocuirea acesteia cu un analog de lucru cunoscut.
• Tensiunea de ieșire diferă de tensiunea nominală - există o problemă cu bucla OOS sau cu controlerul.
• După pornire, PWM-ul de pe sursa de alimentare intră în protecție dacă nu există un scurtcircuit pe taste - funcționare incorectă a PWM-ului sau a driverelor.
• Funcționare instabilă a plăcii, prezența unor sunete ciudate - o întrerupere a buclei OOS sau a lanțului RC, degradarea capacității filtrului.

In cele din urma

Controlerele PWM universale și multifuncționale pot fi găsite acum aproape peste tot. Acestea servesc nu numai ca o componentă integrală a surselor de alimentare pentru majoritatea dispozitivelor moderne - computere standard și alte dispozitive de zi cu zi. Pe baza controlorilor, se dezvoltă noi tehnologii care pot reduce semnificativ consumul de resurse în multe domenii ale activității umane. Proprietarii de case particulare vor beneficia de regulatoare de încărcare a bateriilor din baterii fotovoltaice, bazate pe principiul modulării în lățime a impulsului a curentului de încărcare.

Eficiența ridicată face ca dezvoltarea de noi dispozitive bazate pe principiul PWM să fie foarte promițătoare. Sursele secundare de energie nu sunt singurul domeniu de activitate.

PWM sau în engleză PWM (Pulse-Width Modulation) modularea lățimii impulsului este o metodă folosită pentru a controla mărimea tensiunii și a curentului. Principiul de funcționare al PWM este de a modifica lățimea impulsului unei amplitudini constante la o frecvență constantă.

Principiile de reglare PWM au devenit larg răspândite în convertoarele de impulsuri, în luminozitatea LED-urilor etc.

Principiul de funcționare PWM

Principiul de funcționare este schimbarea lățimii impulsului semnalului. Când utilizați metoda de modulare a lățimii impulsului, frecvența și amplitudinea semnalului vor fi întotdeauna constante. Cel mai important parametru al semnalului PWM este ciclul de lucru, care poate fi calculat folosind formula.

Unde T = T ON + T OFF; T ON - timp de nivel înalt; TOFF - timp de nivel scăzut; T - perioada semnalului

Timpul de semnal ridicat și scăzut sunt afișați în figura de mai sus. Rămâne de adăugat că U1 este o stare de semnal de nivel înalt, adică amplitudine.

Să presupunem că avem un semnal PWM cu un interval de timp dat de niveluri ridicate și scăzute, vezi figura:

Înlocuind datele disponibile în formula ciclului de lucru PWM, obținem: 300/800=0,375. Pentru a afla factorul de umplere procentual, trebuie să înmulțiți rezultatul cu încă 100%, adică. K ω% = 37,5%. Factorul de umplere este o valoare abstractă.

Un alt parametru important al PWM este, de asemenea, frecvența semnalului, care este determinată de formula binecunoscută:

f=1/T=1/0,8=1,25 Hz

Datorită capacității de a regla lățimea impulsului, valoarea medie a tensiunii poate fi ajustată. Figura prezintă cicluri de lucru diferite la aceeași frecvență și amplitudine.

Pentru a găsi valoarea medie a tensiunii PWM, este necesar un ciclu de lucru 37,5% și amplitudine 12 V:

U sr =K ω ×U 1 =0,375×12=4,5 Volți

PWM vă permite să reduceți tensiunea în intervalul de la U 1și până la 0. Această proprietate este adesea folosită în, sau viteza arborelui unui motor de curent continuu.

Semnalul PWM în electronică este generat folosind un microcontroler sau un circuit analog. Semnalul de la acestea trebuie să fie un nivel de tensiune scăzut și un curent foarte mic la ieșirea circuitului. Dacă este necesar să controlați o sarcină puternică, puteți utiliza un sistem de control standard folosind bipolar sau.

Semnalul PWM urmează până la baza tranzistorului prin rezistența R1, astfel încât VT1 fie se deschide, fie se închide cu o schimbare a semnalului. Dacă tranzistorul este deschis, LED-ul se aprinde. Și în momentul în care tranzistorul se oprește, LED-ul se stinge. Dacă frecvența semnalului este scăzută, vom obține un LED intermitent. La o frecvență de 50 Hz, clipirea nu mai este invizibilă pentru ochiul uman și vedem efectul unei scăderi a luminozității strălucirii. Cu cât valoarea ciclului de lucru este mai mică, cu atât LED-ul se va aprinde mai slab.

Același principiu și un circuit electronic similar pot fi aplicate în cazul controlului unui motor de curent continuu, dar frecvența trebuie să fie cu un ordin de mărime mai mare (15-20 kHz) din două motive principale.

La frecvențe mai mici, motorul poate scoate un zgomot groaznic de scârțâit care poate provoca iritații.
Ei bine, stabilitatea motorului depinde de frecvență. Când conduceți un semnal de joasă frecvență cu un ciclu de funcționare scăzut, viteza va fi instabilă și chiar se poate opri complet. Prin urmare, pe măsură ce frecvența semnalului PWM crește, stabilitatea tensiunii medii de ieșire crește și ondulația de tensiune scade. Cu toate acestea, există o limită de frecvență, deoarece la frecvențe înalte este posibil ca dispozitivul semiconductor să nu aibă timp să comute complet, iar circuitul de control va funcționa cu erori. În plus, frecvența înaltă a semnalului PWM crește și pierderile pe tranzistor. Când conduceți un motor la frecvențe înalte, este recomandabil să utilizați un semiconductor de mare viteză cu rezistență scăzută a conducției.

Mai jos vom lua în considerare un circuit de lucru real folosind un amplificator operațional

Reglând tensiunea la intrarea neinversoare a amplificatorului operațional, puteți seta tensiunea de ieșire necesară. Prin urmare, acest circuit poate fi folosit ca regulator de curent sau tensiune sau ca regulator de turație pentru un motor de curent continuu.

Circuitul este simplu și fiabil, constă din elemente radio accesibile și, dacă este asamblat corect, va începe imediat să funcționeze. Un tranzistor puternic cu canal n cu efect de câmp este luat drept cheie de control.