فرکانس مدارPWM چیست

اگر به الکترونیک علاقه دارید و در مورد منابع تغذیه سوئیچینگ اطلاعاتی داشته باشید حتما اسم PWM به گوشتان رسیده است و باید بدانید فرکانس مدارPWM چیست ، پس حتما در ادامه این مقاله با ما همراه باشید.

فرکانس یک فرآیند الکتریکی غیرخطی است که در آن پارامترهای یک حامل سیگنال توسط اطلاعات فرکانس سیگنال دیگر تغییر می یابد ،دامنه فرکانس و فرکانس فاز به طور گسترده ای در زمینه ارتباطات استفاده می شود فرکانس  در الکترونیک قدرت و فناوری ریزپردازنده رایج تر می شود.

• فرکانس PWM چیست
• اصل کار PWM
• مشخصات سیگنال PWM
• تفاوت بین PWM و MLI چیست
•  دلیل و کاربرد PWM

فرکانس  PWM چیست ؟

فرکانس دامنه و فاز سیگنال اصلی در فرکانس  بدون تغییر باقی می ماند عرض مدت زمان پالس مربع تحت تأثیر سیگنال اطلاعات است در ادبیات فنی انگلیس به آن فرکانس  PWM گفته می شود.

اصل کار PWM

سیگنال فرکانس  از دو طریق تشکیل می شود.

• آنالوگ
• دیجیتال

در روش تولید PWM آنالوگ ، یک سیگنال حامل به شکل موج زیگزاگ یا مثلثی به اینورتر تقویت کننده تغذیه می شود سیگنال ورودی و اطلاعات مقایسه کننده به ورودی غیر معکوس مقایسه کننده اعمال می شود اگر سطح آنی حامل بالاتر از سیگنال مدوله شده باشد ، خروجی مقایسه کننده برابر با صفر است. خروجی یک سیگنال گسسته است که فرکانس آن با فرکانس حامل مثلثی یا حامل اره برقی مطابقت دارد. طول پالس متناسب با ارتفاع ولتاژ فرکانس است.

به عنوان نمونه ، با افزایش پالس خطی ، تعدیل  یک سیگنال مثلثی را نشان می دهد مدت زمان پالس خروجی متناسب با سطح سیگنال خروجی است.

یادبگیرید: آموزش تعمیرات بردهای الکترونیکی

کنترل کننده PWM آنالوگ همچنین می تواند به عنوان یک مدار یکپارچه آماده استفاده از جمله یک مقایسه کننده و یک مدار تولید کننده حامل استفاده شود ورودی را برای اتصال فرکانس های خارجی و عناصر رمزگذاری سیگنال اطلاعات فراهم می کند خروجی برای رانندگی سوئیچ های خارجی قدرتمند استفاده می شود همچنین برخی از ورودی های بازخورد برای حفظ پارامترهای کنترل تنظیم شده وجود دارد این مورد برای تراشه های TL494 است کنترل کننده PWM با سوئیچ داخلی می تواند در برنامه هایی با مصرف انرژی نسبتاً کم استفاده شود سوئیچ داخلی LM2596 برای جریان حداکثر 3 آمپر طراحی شده است.

روش دیجیتالی با استفاده از تراشه اختصاصی یا ریزپردازنده اجرا می شود طول پالس توسط برنامه های داخلی کنترل می شود بسیاری از میکروکنترلرها ، از جمله PIC های محبوب و AVR ، دارای ماژول های داخلی برای اجرای سخت افزار PWM هستند برای به دست آوردن سیگنال PWM ، باید ماژول را باز کرده و پارامترهای کاری آن را تنظیم کنید بدون چنین ماژول ، PWM فقط توسط نرم افزار قابل سازماندهی است.  این روش از طریق استفاده انعطاف پذیر از خروجی ، امکانات و آزادی بیشتری را فراهم می کند ، اما شامل منابع کنترل کننده بیشتری است.

مشخصات سیگنال PWM

ویژگی های مهم سیگنال های PWM

• دامنه (u)
• فرکانس (f)
• ضریب خدمات (S) یا ضریب پر کردن D

دامنه در ولت با توجه به بار تنظیم می شود باید ولتاژ منبع تغذیه دارای امتیاز مصرف کننده را تضمین کند.

فرکانس سیگنال فرکانس  با توجه به ملاحظات زیر انتخاب می شود.

هرچه فرکانس بالاتر باشد ، دقت تنظیم نیز بیشتر می شود.

فرکانس نباید از زمان پاسخ دستگاه کنترل PWM کمتر باشد ، در غیر این صورت پارامترهای کنترل شده موج دار آشکار خواهند بود.

هرچه فرکانس بالاتر باشد ، از دست دادن سوئیچینگ بیشتر می شود دلیل این است که زمان تعویض کلید به پایان رسیده است در حالت قفل شده ، کل ولتاژ منبع تغذیه روی اجزای اصلی قرار می گیرد اما تقریباً هیچ جریان وجود ندارد در حالت باز ، یک جریان بار کامل از طریق کلید جریان می یابد اما افت ولتاژ اندک است زیرا مقاومت چند اهم است اتلاف برق در هر دو مورد ناچیز است انتقال از یک ایالت به ایالت دیگر سریع است اما فوری نیست  در طی فرآیند باز و بسته شدن ، ولتاژ بالا روی مؤلفه ای که تا حدی باز شده است سقوط می کند و جریان قابل توجهی از طریق مؤلفه عبور می کند اتلاف برق در این مدت به مقادیر بالایی می رسد این زمان کوتاه است و کلید وقت زیادی برای گرم کردن ندارد اما با افزایش فرکانس در این فواصل زمانی واحد ، از دست دادن گرما بیشتر می شود بنابراین استفاده از عناصر سریع تأثیرگذاری در ساخت کلید بسیار مهم است.

هنگام بررسی موتور ، فرکانس باید خارج از محدوده فرکانس قابل خواندن انسان -25kHz و بالاتر باشد این امر به این دلیل است که فرکانس های سوئیچینگ پایین تر می توانند باعث آزار دهنده شوند.

از آنجا که این الزامات اغلب با یکدیگر مغایرت دارند ، انتخاب فرکانس در بعضی موارد سازش است.

مقدار فرکانس با چرخه وظیفه مشخص می شود از آنجا که فرکانس تکرار پالس ثابت است ، مدت زمان دوره نیز ثابت است t = 1/f یک چرخه از یک پالس و مکث تشکیل شده است. مدت زمان این دو پالس و مکث TIMP و TPAUSE است که TIMP + TPAUSE = T است. نسبت ، نسبت بین مدت زمان پالس و دوره S = زمان/t است اما استفاده از ضریب پر کردن معکوس در عمل d = 1/s = t/tdiablotin راحت تر است راحت تر می توان ضریب پر کردن را با درصد بیان کرد.

 تفاوت بین PWM و MLI چیست

ادبیات فنی خارجی بین فرکانس  و کنترل  (PWM) تفاوت قائل نیست کارشناسان روسی سعی در تفکیک این مفاهیم دارند در حقیقت ، PWM نوعی فرکانس است ، یعنی فرکانس سیگنال حامل را تحت تأثیر سیگنال دیگری تغییر می دهد سیگنال حامل به عنوان اطلاعات ثابت سیگنال مدوله شده حامل عمل می کند کنترل  تنظیم حالت بار با استفاده از PWM است.

علل و کاربردهای PWM

استفاده از اصل فرکانس  برای کنترل سرعت موتورهای القایی با قدرت بالا  در این حالت از یک مولد موج سینوسی کم توان برای تولید یک سیگنال مدوله شده با فرکانس متغیر تک فاز یا سه فاز استفاده می شود و به صورت آنالوگ بر روی حامل قرار می گیرد. خروجی سیگنال PWM است که به کلید درخواست نیرو ارسال می شود دنباله پالس حاصل می تواند از یک فیلتر کم گذر مانند یک زنجیره ساده RC عبور کند و می تواند موج سینوسی اصلی را جدا کند یا می توانید از آن استفاده نکنید-زیرا فیلتر اینرسی موتور به طور طبیعی انجام می شود بدیهی است هرچه فرکانس حامل بالاتر باشد ، شکل موج خروجی به موج سینوسی اصلی نزدیکتر است.

این یک سؤال طبیعی ایجاد می کند که چرا سیگنال نوسان ساز نمی تواند در یک زمان تقویت شود ، مانند استفاده از ترانزیستور پرقدرت زیرا عناصر تنظیم کننده که در حالت خطی کار می کنند ، قدرت را بین بار و سوئیچ توزیع می کنند بنابراین بخش بزرگی از برق روی اجزای اصلی هدر می رود از طرف دیگر ، اگر عنصر تنظیم کننده قدرت بالا در یک ترانزیستور تریود دو طرفه تریستور RGBT حالت کلید دار کار کند ، قدرت با گذشت زمان توزیع می شود. ضرر بسیار کوچکتر خواهد بود و بازده بسیار بیشتر خواهد بود.

هیچ جایگزین خاصی برای کنترل  در فناوری دیجیتال وجود ندارد دامنه Y سیگنال یک ولتاژ ثابت است و جریان فقط با تعدیل  حامل و سپس به طور متوسط قابل تغییر است بنابراین PWM برای کنترل ولتاژ و جریان در برنامه هایی استفاده می شود که می توانند مقدار متوسط سیگنال های پالس را محاسبه کنند میانگین با استفاده از روشهای مختلف محاسبه می شود.

بی تحرکی بار به عنوان مثال ، عدم تحرک حرارتی بخاری های ترموالکتریک و لامپ های رشته ای بدان معنی است که جسم کنترل به طور قابل توجهی بین پالس ها خنک نمی شود.

به دلیل بی تحرکی ادراکی LED با پالس روشن می شود اما چشم انسان متوجه آن نمی شود بلکه آن را به عنوان یک درخشش ثابت با شدت متغیر حس می کند این اصل برای کنترل روشنایی نقاط LED استفاده می شود اما سوسو زدن غیرقابل تصور صدها هرتز هنوز وجود دارد و باعث خستگی چشم می شود.

به دلیل عدم تحرک مکانیکی این ویژگی برای کنترل موتور رفت و آمد DC استفاده می شود با فرکانس کنترل صحیح موتور هیچ وقت برای متوقف کردن در مکث مرده ندارد.

همچنین بخوانید که چگونه یک موتور مغناطیسی توسط خودتان ساخته می شود.

بنابراین PWM هنگامی استفاده می شود که مقدار متوسط ولتاژ یا جریان تعیین کننده باشد علاوه بر شرایط متداول که در بالا توضیح داده شد ، روش PWM همچنین امکان تنظیم جریان متوسط در شارژر باتری ایستگاه جوشکاری و موارد مشابه را فراهم می کند.

اگر محاسبه میانگین به طور طبیعی امکان پذیر نباشد ، در بسیاری از موارد این نقش را می توان با فیلتر کم گذر (LPF) که قبلاً ذکر شد در قالب زنجیره RC انجام داد. این به دلایل عملی کافی است ، اما باید درک کرد که جدا کردن سیگنال اصلی از PWM بدون تحریف با LPF غیرممکن است. از این گذشته ، طیف PWM حاوی تعداد نامحدودی هارمونیک است. این هارمونیک ها به ناچار در گذر فیلتر قرار می گیرند. بنابراین در مورد شکل موج سینوسی بازسازی شده خیال نکنید.

کنترل PWM LED RGB بسیار مؤثر و کارآمد است این دستگاه شامل سه اتصال P-N-قرمز-آبی و سبز است با تغییر روشنایی هر کانال به طور جداگانه می توانید تقریباً تمام رنگ های LED را به جز سفید خالص بدست آورید امکانات ایجاد جلوه های سبک با PWM بی پایان است.

متداول ترین کاربرد سیگنال های دیجیتال مدوله شده با  ، کنترل میانگین جریان یا ولتاژ از طریق بار است اما این نوع فرکانس نیز می تواند به روشی غیر متعارف مورد استفاده قرار گیرد این همه به تخیل طراح بستگی دارد.

همچنین بیشتر یادبگیرید:

• آموزش طراحی و ساخت بردهای الکترونیکی
• آموزش تعمیرات موبایل