პულსის სიგანის მოდულატორის წრე. LED-ების სიკაშკაშის რეგულირება. PWM კონტროლერის მუშაობის პრინციპი
დროა გავიგოთ, როგორ მუშაობს პულსის სიგანის მოდულაცია. შევეცადოთ ჩავუღრმავდეთ პროცესის ფიზიკას და ამავდროულად გადავხედოთ ტაიმერის მუშაობის რეჟიმებს.
განვიხილოთ ორი გრაფიკი პერიოდულად განმეორებადი სიგნალით. სიმარტივისთვის განვიხილავთ ერთ პერიოდს. ასე რომ, თუ ავიღებთ ჩვეულებრივ ვოლტმეტრს და გავზომავთ DC ძაბვას, მაშინ პირველ შემთხვევაში გავზომავთ 5 ვ. როგორც ჩანს, ამაში ეჭვი არ ეპარება.
რას აჩვენებს ვოლტმეტრი მეორე შემთხვევაში? გამოდის, რომ ასეთი სიგნალის პერიოდი იქნება გარკვეული მუდმივი ძაბვის ექვივალენტი. ძაბვის მნიშვნელობა, შესაბამისად, დამოკიდებულია პულსის შევსების მნიშვნელობაზე (დრო, როდესაც სიგნალი არ არის ნულოვანი). შევთანხმდეთ, რომ დაძაბულობის არსებობისა და არარსებობის ხანგრძლივობა თანაბარია, ე.ი. დროის 50% არის სიგნალი, 50% არ არის სიგნალი, ასეთი სიგნალის ანალოგი იქნება სრული ძაბვის ნახევარი, შესაბამისად, ვოლტმეტრი აჩვენებს 2.5 ვ.
სხვათა შორის, შევსების მნიშვნელობას უწოდებენ სიგნალის მოვალეობის ციკლს. ანალოგიით, როდესაც სამუშაო ციკლი არის 100%, სიგნალი ჰგავს სწორ ხაზს. თუ სამუშაო ციკლი არის 70%, მაშინ ვოლტმეტრი შესაბამისად აჩვენებს 0.7*5=3.5V. ძაბვის რეგულირების ამ პრინციპს პულსის სიგანის მოდულაცია ეწოდება.
ახლა მოდით გადავიდეთ იმაზე, თუ როგორ იქმნება სიგნალის სამუშაო ციკლი. პირველ რიგში, მოდით შევქმნათ ხერხის კბილის სიგნალი 5 ვ ამპლიტუდით. სიხშირე შეიძლება იყოს თვითნებური.
ახლა მოდით დავუკავშიროთ ეს სიგნალი 2.5 ვოლტზე დაყენებულ შესადარებელს. 
რას დავინახავთ ოპერაციული გამაძლიერებლის გამოსავალზე? მიუხედავად იმისა, რომ ხერხი სიგნალი იზრდება ნულიდან 2.5V- მდე, შედარების გამომავალი იქნება მინუს ენერგია. მაგრამ, რადგან ჩვენი ელექტრომომარაგება მინუს ნულის ტოლია, ეს ნიშნავს, რომ გამომავალი ნულის ტოლია. როგორც კი სიგნალი არასტაბილური შეყვანისას (ე.ი. ხერხი) გახდება 2.5 ვ, მაშინ 5V გამოჩნდება OP-AMP- ის გამოსავალზე. ამრიგად, OP-AMP დროის 50% გამოაქვეყნებს ლოგიკურ ნულს, დროის 50% ლოგიკურს.
ახლა ვცადოთ სამუშაო ციკლის შეცვლა 10%-მდე? თუ 100% არის 5V, მაშინ 10% არის? ჩვენ ხელახლა ვიანგარიშებთ პროპორციით. (10*5) /100=0.5V, დააყენეთ შედარება 0.5V და მიიღეთ შევსება 10%.
აქ 10%-ის ნაცვლად იმედგაცრუების წინაშე ვდგავართ, მივიღეთ 90%, რაც სავსებით ლოგიკურია, ნულიდან 0,5 ვ-მდე არაფერია გამოსავალზე, მაგრამ როგორც კი ხერხის ძაბვა გადააჭარბებს ამ მნიშვნელობას, გამომავალზე ჩნდება 5V. შემდარებელი. ეს მიგვიყვანს ტაიმერის პირველ რეჟიმში, რომელსაც ეწოდება არა ინვერტირებული სწრაფი PWM.
დიახ, ეს არის იგივე პარამეტრები მისთვის და მინიმალური მოვალეობის ციკლი შეესაბამება 0xff- ს.
საპირისპირო, უფრო მოსახერხებელი გამოსაყენებლად, არის ინვერსიული PWM რეჟიმი. ამ შემთხვევაში, საკმარისია შედარების ინვერსიული და არაინვერტიული საშუალებების შეცვლა.
იმათ. შედარების შეყვანის მცირე ძაბვით, გამომავალი იქნება სიგნალი დაბალი მოვალეობის ციკლით. ეს მას უფრო მოსახერხებელ და გასაგებად აქცევს. ტაიმერისთვის რეჟიმს უწოდებენ Fast PWM, გამომავალი: ინვერსიული.
რეჟიმებისთვის, ფაზის სწორი PWM და ფაზა და სიხშირე სწორი PWM, სამკუთხედი გამოიყენება როგორც მითითება. მაგრამ არსი იგივე რჩება.
ეს მიდგომა საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ უფრო ზუსტი PWM მნიშვნელობა. ამასთან, გადამზიდავი სიხშირე მცირდება ნახევრად. 
Phase Correct PWM რეჟიმში, როდესაც სამუშაო ციკლი იცვლება, OCR მნიშვნელობა განახლდება მხოლოდ ზედა მნიშვნელობის მიღწევისას. ითვლება, რომ ეს თავიდან აიცილებს სიგნალის ფაზის ცვლას.
ფაზის და სიხშირის სწორი PWM კარგია, რადგან როდესაც სამუშაო ციკლი იცვლება, OCR მნიშვნელობა განახლდება მხოლოდ მაშინ, როდესაც მრიცხველი მიაღწევს ქვედა მნიშვნელობას. იმათ. ეს თავიდან აიცილებს სიგნალის სიხშირის ცვლას.
ჯერჯერობით ვერ მოვიყვან Phase Correct-ის და Phase and Frequency Correct-ის გამოყენების მაგალითებს, რადგან შესაბამისი მასალა ჯერ არ არის, მაგრამ უახლოეს მომავალში შეიძლება სტატიას დავამატო. მაგრამ საკმაოდ საკმარისი მაგალითებია Fast PWM.
OFDM COFDM TCM
Პულსის მოდულაცია(PWM, ინგლისური) პულსის სიგანის მოდულაცია (PWM)) - სასურველი სიგნალის (მრავალდონიანი ან უწყვეტი) მიახლოება რეალურ ბინარულ სიგნალებთან (ორი დონით - on/გამორთულია), ისე, რომ საშუალოდ, გარკვეული პერიოდის განმავლობაში, მათი მნიშვნელობები თანაბარია. ფორმალურად, ეს შეიძლება დაიწეროს ასე:
,სად x(ტ) - სასურველი შეყვანის სიგნალი ლიმიტიდან t1ადრე t2, და ∆ თ მე- ხანგრძლივობა მე ე PWM პულსი, თითოეული ამპლიტუდით ა. ∆თ მეშეირჩევა ისე, რომ ორივე რაოდენობის ჯამური ფართობი (ენერგია) დაახლოებით თანაბარი იყოს საკმარისად ხანგრძლივი პერიოდის განმავლობაში, ხოლო რაოდენობების საშუალო მნიშვნელობები ამ პერიოდის განმავლობაში ასევე ტოლია:
.კონტროლირებადი "დონეები", როგორც წესი, არის ელექტროსადგურის დენის პარამეტრები, მაგალითად, პულსის გადამყვანების / მუდმივი ძაბვის რეგულატორების ძაბვა / ან ელექტროძრავის სიჩქარე. იმპულსური წყაროებისთვის x(ტ) = უ კონსტსტაბილიზაცია.
PWM შემოღების მთავარი მიზეზი არის თვითნებური ძაბვის მიწოდების სირთულე (ელექტრო). არსებობს გარკვეული ძირითადი მუდმივი მიწოდების ძაბვა (ქსელში, ბატარეებიდან და ა.შ.) და ამის საფუძველზე თქვენ უნდა მიიღოთ უფრო დაბალი თვითნებური და გამოიყენოთ იგი ელექტროძრავების ან სხვა აღჭურვილობის გასაძლიერებლად. უმარტივესი ვარიანტი არის ძაბვის გამყოფი, მაგრამ მან შეამცირა ეფექტურობა, სითბოს წარმოქმნის გაზრდა და ენერგიის მოხმარება. კიდევ ერთი ვარიანტია ტრანზისტორი წრე. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ძაბვა მექანიკის გამოყენების გარეშე. პრობლემა ის არის, რომ ტრანზისტორები ყველაზე მეტს იბადებიან, როდესაც ისინი ნახევრად ღიაა (50%). და თუ თქვენ კვლავ შეგიძლიათ "იცხოვროთ" ასეთი ეფექტურობით, მაშინ სითბოს გამოშვება, განსაკუთრებით სამრეწველო მასშტაბით, აყალიბებს მთელ იდეას. სწორედ ამიტომ გადაწყდა ტრანზისტორის მიკროსქემის გამოყენება, მაგრამ მხოლოდ სასაზღვრო მდგომარეობებში (ჩართვა/გამორთვა) და საჭიროების შემთხვევაში მიღებული გამომავალი LC სქემით (ფილტრით) გამოეყენებინათ. ეს მიდგომა ძალიან ენერგოეფექტურია. PWM ფართოდ გამოიყენება ყველგან. თუ ამ სტატიას კითხულობთ LCD მონიტორზე (ტელეფონი/PDA/... LCD შუქით), მაშინ შუქის სიკაშკაშე აკონტროლებს PWM. ძველ მონიტორებზე შეგიძლიათ შეამციროთ სიკაშკაშე და გაიგოთ, რომ PWM იწყებს ღრიალს (ძალიან მშვიდი ჩხუბი რამდენიმე კილოჰერცის სიხშირით). შეუფერხებლად მოციმციმე LED განათება ასევე "squeak", მაგალითად, ლეპტოპებში. PWM Beeping- ის მოსმენა ძალიან კარგად შეიძლება მოისმინოს ღამით ჩუმად.
თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ COM პორტი, როგორც PWM. იმიტომ რომ 0 გადაიცემა როგორც 0 0000 0000 1 (8 მონაცემთა ბიტი + დაწყება/შეჩერება), ხოლო 255 როგორც 0 1111 1111 1, მაშინ გამომავალი ძაბვის დიაპაზონი არის 10-90% 10%-იანი მატებით.
ეკალი- პულსის სიგანის გადამყვანი, რომელიც წარმოქმნის PWM სიგნალს მოცემული საკონტროლო ძაბვის მნიშვნელობის საფუძველზე. გემის მთავარი უპირატესობაა მისი ენერგიის გამაძლიერებლების მაღალი ეფექტურობა, რაც მიიღწევა მათი გამოყენებით ექსკლუზიურად გადართვის რეჟიმში. ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს ენერგიის გამომუშავებას ელექტროენერგიის გადამყვანზე (PC).
განაცხადი
PWM იყენებს ტრანზისტორებს (შეიძლება იყოს სხვა ელემენტები) არა წრფივ რეჟიმში, არამედ გადართვის რეჟიმში, ანუ ტრანზისტორი ყოველთვის არის ღია (გამორთული) ან დახურული (გაჯერების მდგომარეობაში). პირველ შემთხვევაში, ტრანზისტორს აქვს თითქმის უსასრულო წინააღმდეგობა, ამიტომ წრეში თითქმის არ მიედინება დენი, და მიუხედავად იმისა, რომ მთელი მიწოდების ძაბვა ეცემა ტრანზისტორზე, ანუ ეფექტურობა = 0%, აბსოლუტური მნიშვნელობით გამოთავისუფლებული სიმძლავრე. ტრანზისტორი არის ნული. მეორე შემთხვევაში, ტრანზისტორის წინააღმდეგობა უკიდურესად დაბალია და, შესაბამისად, მასზე ძაბვის ვარდნა ნულს უახლოვდება - გამოშვებული სიმძლავრე ასევე მცირეა.
PWM მუშაობის პრინციპი
PWM არის მუდმივი სიხშირის და ცვლადი მოვალეობის ციკლის პულსის სიგნალი, ანუ პულსის განმეორების პერიოდის თანაფარდობა მის ხანგრძლივობასთან. სამუშაო ციკლის დაყენებით (პულსის ხანგრძლივობა) შეგიძლიათ შეცვალოთ საშუალო ძაბვა PWM გამომავალზე.
გენერირებულია ანალოგური შედარატორის მიერ, რომლის უარყოფით შეყვანას მიეწოდება საცნობარო სიგნალი „სასხლეტის“ ან „სამკუთხედის“ სახით, ხოლო დადებითი შეყვანა მიეწოდება ფაქტობრივი მოდულირებული უწყვეტი ანალოგური სიგნალით. პულსის სიხშირე შეესაბამება ხერხის "კბილების" სიხშირეს. იმ პერიოდის ის ნაწილი, როდესაც შეყვანის სიგნალი უფრო მაღალია, ვიდრე საცნობარო სიგნალი, გამომავალი არის ერთი, ქვემოთ არის ნულოვანი.
ციფრულ ტექნოლოგიაში, რომლის გამომავალს შეუძლია მიიღოს მხოლოდ ერთი ორი მნიშვნელობიდან, PWM-ის გამოყენებით სასურველი საშუალო გამომავალი დონის მიახლოება სრულიად ბუნებრივია. წრე ისეთივე მარტივია: ხერხიანი სიგნალი წარმოიქმნება ნ-bit counter. ციფრული მოწყობილობები (DSHIP) მოქმედებს ფიქსირებული სიხშირით, ჩვეულებრივ, გაცილებით მაღალია, ვიდრე კონტროლირებადი ინსტალაციების რეაგირება ( ხელახალი შერჩევა). საათის კიდეებს შორის პერიოდებში, DSCH გამომავალი რჩება სტაბილური, ის არის დაბალი ან მაღალი, დამოკიდებულია ციფრული შედარების გამომავალზე, რომელიც ადარებს მრიცხველის მნიშვნელობას მოახლოებული ციფრული სიგნალის დონეს. ვ(ნ). მრავალი საათის ციკლის გამომავალი შეიძლება განიმარტოს, როგორც იმპულსების სერია ორი შესაძლო მნიშვნელობით 0 და 1, რომლებიც ცვლის ერთმანეთს ყოველ საათის ციკლში. თ. ერთჯერადი პულსის წარმოქმნის სიხშირე პროპორციულია უახლოესი სიგნალის დონის პროპორციული ვ(ნ). ერთმანეთის მიყოლებით ერთეულები ქმნიან ერთი კონტურის, უფრო ფართო იმპულსს. ცვლადი სიგანის მიღებული იმპულსების ხანგრძლივობა ~ ვ(ნ), საათის პერიოდის ჯერადები თდა სიხშირე არის 1/( თ*2 ნ). დაბალი სიხშირე ნიშნავს ხანგრძლივ, შედარებით თ, სიგნალის მუდმივობის პერიოდები იმავე დონეზე, რაც იძლევა პულსის განაწილების დაბალ ერთგვაროვნებას.
აღწერილი ციფრული თაობის წრე მოიცავს ერთ-ბიტიანი (ორ დონის) პულსის კოდის მოდულაციის განმარტებას ( PCM). 1-ბიტიანი PCM შეიძლება ჩაითვალოს PWM თვალსაზრისით, როგორც იმპულსების სერია 1/ სიხშირით. თდა სიგანე 0 ან თ. ხელმისაწვდომი გადაჭარბებული შერჩევა საშუალებას გაძლევთ მიაღწიოთ საშუალოდ დროის მოკლე პერიოდში. ერთბიტიანი PCM-ის ტიპი, როგორიცაა პულსის სიმკვრივის მოდულაცია ( პულსის სიმკვრივის მოდულაცია), რომელსაც ასევე უწოდებენ პულსის სიხშირის მოდულაცია.
უწყვეტი ანალოგური სიგნალი აღდგება პულსების საშუალო არითმეტიკული შეფასებით მრავალი პერიოდის განმავლობაში მარტივი დაბალი გამტარი ფილტრის გამოყენებით. თუმცა, როგორც წესი, ეს არც კი არის საჭირო, რადგან დისკის ელექტრომექანიკურ კომპონენტებს აქვთ ინდუქციურობა, ხოლო საკონტროლო ობიექტს (OA) აქვს ინერცია, PWM გამომავალი პულსები გათლილი და ოპ-გამაძლიერებელი, PWM-ის საკმარისი სიხშირით. სიგნალი, იქცევა ისე, თითქოს აკონტროლებს ჩვეულებრივ ანალოგურ სიგნალს.
იხილეთ ასევე
- ვექტორული მოდულაცია არის ვექტორული პულსის სიგანის მოდულაცია, რომელიც გამოიყენება დენის ელექტრონიკაში.
- SACD არის აუდიო დისკის ფორმატი, რომელიც იყენებს აუდიო სიგნალის პულსის სიგანის მოდულაციას.
PWM ან ინგლისურად PWM (Pulse-Width Modulation) პულსის სიგანის მოდულაცია არის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ძაბვისა და დენის სიდიდის გასაკონტროლებლად. PWM-ის მუშაობის პრინციპი არის მუდმივი ამპლიტუდის პულსის სიგანის შეცვლა მუდმივ სიხშირეზე.
PWM რეგულირების პრინციპები ფართოდ გავრცელდა პულსის გადამყვანებში, LED სიკაშკაში და ა.შ.
PWM მუშაობის პრინციპი |
მუშაობის პრინციპი არის სიგნალის პულსის სიგანის შეცვლა. პულსის სიგანის მოდულაციის მეთოდის გამოყენებისას სიგნალის სიხშირე და ამპლიტუდა ყოველთვის იქნება მუდმივი. PWM სიგნალის ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი არის სამუშაო ციკლი, რომელიც შეიძლება გამოითვალოს ფორმულის გამოყენებით.
სად T = T ON + T OFF; T ON - მაღალი დონის დრო; TOFF - დაბალი დონის დრო; T - სიგნალის პერიოდი
მაღალი და დაბალი სიგნალის დრო ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ ფიგურაში. რჩება იმის დამატება, რომ U1 არის მაღალი დონის სიგნალის მდგომარეობა, ანუ ამპლიტუდა.
ვთქვათ, გვაქვს PWM სიგნალი მაღალი და დაბალი დონის მოცემული დროის ინტერვალით, იხილეთ ფიგურა:
არსებული მონაცემების PWM სამუშაო ციკლის ფორმულაში ჩანაცვლებით მივიღებთ: 300/800=0.375. პროცენტული შევსების კოეფიციენტის გასარკვევად, თქვენ უნდა გაამრავლოთ შედეგი კიდევ 100%-ზე, ე.ი. K ω% = 37.5%. შევსების ფაქტორი არის აბსტრაქტული მნიშვნელობა.
PWM-ის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი პარამეტრია ასევე სიგნალის სიხშირე, რომელიც განისაზღვრება ცნობილი ფორმულით:
f=1/T=1/0.8=1.25 ჰც
პულსის სიგანის რეგულირების შესაძლებლობის წყალობით, შესაძლებელია საშუალო ძაბვის მნიშვნელობის რეგულირება. ფიგურაში ნაჩვენებია სხვადასხვა სამუშაო ციკლი იმავე სიხშირითა და ამპლიტუდით.
PWM ძაბვის საშუალო მნიშვნელობის დასადგენად, საჭიროა სამუშაო ციკლი 37,5% და ამპლიტუდა 12 ვ:
U sr =K ω ×U 1 =0,375×12=4,5 ვოლტი
PWM საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ ძაბვა დიაპაზონში U 1და 0-მდე. ეს თვისება ხშირად გამოიყენება DC ძრავის ლილვის სიჩქარეში.
PWM სიგნალი ელექტრონიკაში წარმოიქმნება მიკროკონტროლერის ან რაიმე ანალოგური მიკროსქემის გამოყენებით. მათგან სიგნალი უნდა იყოს დაბალი ძაბვის დონე და ძალიან მცირე დენი მიკროსქემის გამომავალზე. თუ საჭიროა ძლიერი დატვირთვის კონტროლი, შეგიძლიათ გამოიყენოთ სტანდარტული კონტროლის სისტემა ბიპოლარული ან.
PWM სიგნალი მიჰყვება ტრანზისტორის ბაზას R1 წინააღმდეგობის საშუალებით, ამიტომ VT1 ან იხსნება ან იხურება სიგნალის ცვლილებით. თუ ტრანზისტორი ღიაა, LED ანათებს. და იმ მომენტში, როდესაც ტრანზისტორი გამორთულია, LED გადის. თუ სიგნალის სიხშირე დაბალია, ჩვენ მივიღებთ მოციმციმე LED-ს. 50 ჰც სიხშირეზე მოციმციმე აღარ არის ადამიანის თვალისთვის უხილავი და ჩვენ ვხედავთ შუქის სიკაშკაშის შემცირების ეფექტს. რაც უფრო დაბალია სამუშაო ციკლის მნიშვნელობა, მით უფრო სუსტია LED განათება.
იგივე პრინციპი და მსგავსი ელექტრონული წრე შეიძლება გამოყენებულ იქნას DC ძრავის მართვის შემთხვევაში, მაგრამ სიხშირე უნდა იყოს უფრო მაღალი (15-20 kHz) ორი ძირითადი მიზეზის გამო.
დაბალ სიხშირეზე ძრავას შეუძლია საშინელი კვნესის ხმა გამოსცეს, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს გაღიზიანება.
ისე, ძრავის სტაბილურობა დამოკიდებულია სიხშირეზე. დაბალი სიხშირის სიგნალის მართვისას დაბალი სამუშაო ციკლით, სიჩქარე იქნება არასტაბილური და შეიძლება მთლიანად შეჩერდეს. ამიტომ PWM სიგნალის სიხშირის მატებასთან ერთად იზრდება საშუალო გამომავალი ძაბვის სტაბილურობა და მცირდება ძაბვის ტალღა. ამასთან, არსებობს სიხშირის შეზღუდვა, რადგან მაღალ სიხშირეებზე ნახევარგამტარულ მოწყობილობას შეიძლება არ ჰქონდეს დრო, რომ მთლიანად გადართვა და საკონტროლო წრე იმუშავებს შეცდომით. გარდა ამისა, PWM სიგნალის მაღალი სიხშირე ასევე ზრდის ტრანზისტორზე დანაკარგებს. მაღალი სიხშირით ძრავის მართვისას, მიზანშეწონილია გამოიყენოთ მაღალი სიჩქარით ნახევარგამტარული, რომელსაც აქვს დაბალი გამტარობის წინააღმდეგობა.
ქვემოთ განვიხილავთ რეალურ სამუშაო წრე ოპერაციული გამაძლიერებლის გამოყენებით
ძაბვის რეგულირებით OP-AMP- ის არასასურველი შეყვანისას, შეგიძლიათ დააყენოთ საჭირო გამომავალი ძაბვა. აქედან გამომდინარე, ეს წრე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც მიმდინარე ან ძაბვის რეგულატორი, ან როგორც სიჩქარის რეგულატორი DC ძრავისთვის.
წრე არის მარტივი და საიმედო, შედგება ხელმისაწვდომი რადიო ელემენტებისგან და, თუ სწორად შეიკრიბება, დაუყოვნებლივ დაიწყებს მუშაობას. კონტროლის გასაღებად აღებულია ძლიერი ველის ეფექტის N- არხის ტრანზისტორი.
PWM ან PWM (პულსის სიგანის მოდულაცია) მუშაობის გაუგებრობა ხშირად იწვევს არა მხოლოდ მათ არასწორ გამოყენებას, არამედ შეცდომებს მოწყობილობების დიზაინში, რომლებიც იყენებენ PWM კონტროლისთვის. აქ, კონკრეტული აპლიკაციით შემოვიფარგლებით, შევეცდები გითხრათ რა არის PWM, რატომ არის საჭირო და როგორ მუშაობს.
პირველი, რა არის PWM?
როდის არის საჭირო PWM?
PWM გამოყენების მთავარი მიზეზი არის დაბალი DC ძაბვის მიწოდების აუცილებლობა ელექტრონიკის მოწყობილობებისთვის, მაღალი ეფექტურობის შენარჩუნებით, განსაკუთრებით კონტროლირებად ელექტრო დისკებში.
აღჭურვილობის შიდა ქსელებში, ძაბვის შეზღუდული ნაკრების DC ძაბვა გამოიყენება მოწყობილობების კვებისათვის, რომლებიც ხშირად უნდა შეიცვალოს კონკრეტული მოწყობილობის მოთხოვნების შესაბამისად, სტაბილიზაციას ან რეგულირებას. ეს შეიძლება იყოს DC ელექტრო დისკები, ჩიპები, რადიო აღჭურვილობის კომპონენტები.
რეგულირება შეიძლება განხორციელდეს ძაბვის დამამშვიდებელი მოწყობილობების გამოყენებით: რეზისტორები, ტრანზისტორები (თუ საჭიროა კორექტირება). ამ გადაწყვეტის მთავარი მინუსი არის ენერგიის დაკარგვა და გაზრდილი სითბოს გამომუშავება საკონტროლო მოწყობილობებზე.
ვინაიდან ცნობილია, რომ გამოშვებული სიმძლავრე უდრის:
P = I x U ან P = I 2 x R W.
მაშინ რაც მეტია I დენი წრეში და ძაბვის ვარდნა U მით მეტია დენის დანაკარგი.აქ R არის საკონტროლო ელემენტის წინაღობის მნიშვნელობა.
წარმოიდგინეთ, რომ თქვენ უნდა ჩააქროთ მინიმუმ 3V დატვირთვის დენით 10A, ეს უკვე 30 ვტ იხარჯება. და დაკარგული სიმძლავრის ყოველი ვატი არა მხოლოდ ამცირებს ელექტრომომარაგების მუშაობის დროს, არამედ საჭიროებს დამატებით აღჭურვილობას ამ სიმძლავრის შედეგად წარმოქმნილი სითბოს მოსაშორებლად.
ეს ასევე ეხება ჩაქრობის რეზისტორებს და ნახევარგამტარ მოწყობილობებს.
მაგრამ ცნობილია, რომ ნახევარგამტარული მოწყობილობები ძალიან კარგად მუშაობენ (დაბალი დანაკარგებით და სითბოს წარმოქმნით) როგორც კონცენტრატორები, როდესაც მათ აქვთ მხოლოდ ორი ღია/დახურული მდგომარეობა.
ეს რეჟიმი საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ დანაკარგები გადართვის ნახევარგამტარ მოწყობილობაზე დონეზე:
P max = i x u ჩვენ
თანამედროვე ნახევარგამტარული გადამრთველებისთვის უახლოვდება 0.3 ვ-ს და 10 ა დენის მოხმარებით, სიმძლავრის დანაკარგები უახლოვდება 3 ვტ-ს. ეს არის გადართვის რეჟიმში და PWM მოწყობილობებში მუშაობისას კიდევ უფრო ნაკლებია.
|
PWM იყენებს ნახევარგამტარულ მოწყობილობებს გადართვის რეჟიმში, როგორც ძირითად ელემენტებს, ანუ ტრანზისტორი ან ღიაა (გამორთულია) ან დახურულია (გაჯერების მდგომარეობაში). პირველ შემთხვევაში ტრანზისტორს აქვს თითქმის უსასრულო წინააღმდეგობა, ამიტომ წრეში დენი ძალიან მცირეა და მიუხედავად იმისა, რომ მიწოდების ყველა ძაბვა ეცემა ტრანზისტორზე, ტრანზისტორის მიერ გამოთავისუფლებული სიმძლავრე პრაქტიკულად ნულის ტოლია. მეორე შემთხვევაში ტრანზისტორის წინააღმდეგობა უკიდურესად დაბალია და, შესაბამისად, მასზე ძაბვის ვარდნა ნულს უახლოვდება - გამოთავისუფლებული სიმძლავრე ასევე მცირეა. გარდამავალ სახელმწიფოებში (გამტარი მდგომარეობიდან გადამრთველის მდგომარეობიდან არაგამტარ მდგომარეობაში და უკან) გადამრთველში გამოთავისუფლებული სიმძლავრე მნიშვნელოვანია, მაგრამ ვინაიდან გარდამავალი მდგომარეობების ხანგრძლივობა უკიდურესად მოკლეა მოდულაციის პერიოდთან მიმართებაში, გადართვის საშუალო სიმძლავრე ზარალი უმნიშვნელო აღმოჩნდება. |
PWM-ის გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა გასაღების რეჟიმის უპირატესობების გაცნობიერება სქემებში, რომლებიც ამცირებენ და არეგულირებენ DC ძაბვას.
ვიმეორებ, პულსის სიგანის მოდულაცია არის საშუალო ძაბვის მნიშვნელობის კონტროლი ინტეგრირებულ დატვირთვაზე პულსების მუშაობის ციკლის შეცვლით საკონტროლო გასაღების გამოყენებით.
PWM-ის მოქმედება ინტეგრირებულ დატვირთვაზე ნაჩვენებია ნახ. 1.
სურათი 1
PWM-ის ასეთი გამოყენების მთავარი პირობა არის ინტეგრირებული დატვირთვის არსებობა.
რადგან ძაბვის ამპლიტუდის მნიშვნელობა უდრის E-ს.
ეს შეიძლება იყოს RC, LC, RLC ან RL სქემების და მექანიკური ინტეგრატორების ინტეგრირება (მაგალითად, ელექტროძრავა).
როდესაც PWM მუშაობს ინტეგრირებულ დატვირთვაზე, ძაბვა - ექვივალენტური DC ძაბვა იცვლება იმპულსების სამუშაო ციკლის (Q) მიხედვით.
Q = t და /t< 1
აქ: Q - სამუშაო ციკლი, t და - პულსის ხანგრძლივობა, T - პულსის გამეორების პერიოდი.
სამუშაო ციკლის გათვალისწინებით, ეკვივალენტური DC ძაბვა ტოლი იქნება:
E eq = q x e ვოლტი
აქ: Eq - ექვივალენტური პირდაპირი ძაბვა (Volts), Q - სამუშაო ციკლი, E - წყაროს ძაბვა, საიდანაც იკვებება PWM გადამყვანი (Volts).
სინამდვილეში, E-ის ტოლი ძაბვა გამოიყენება PWM დატვირთვის ტერმინალებზე, ხოლო ელექტრული დენის მიერ შესრულებული სამუშაო (ან ელექტროძრავის ბრუნვის რაოდენობა) განისაზღვრება ზუსტად Eq. ინტეგრირებულ კონდენსატორზე აღდგენისას ვიღებთ ზუსტად ძაბვის E ეკვივალენტს.
PWM-ით კონტროლირებული საკონტროლო გადამრთველისთვის გამოყოფილი სიმძლავრე უდრის:
P max = q x i x u ჩვენ
ჩატვირთეთ კავშირის დიაგრამა PWM-თან.
PWM არ საჭიროებს რაიმე წრიულ გადაწყვეტილებებს, რომლებიც განსხვავდება DC საავტომობილო გადართვის მიკროსქემისგან (დატვირთვის განსაკუთრებული შემთხვევა). ელექტროძრავა უბრალოდ უკავშირდება ელექტროენერგიის წყაროს, რომელიც მოქმედებს PWM რეჟიმში. თუ გარკვეულ სიტუაციებში, აუცილებელია პულსის ფრონტებზე წარმოქმნილი ხმაურის დამატებითი ფილტრაციის დანერგვა. ეს ფილტრი ნახ. 2 კონდენსატორებისა და ამორტიზაციის დიოდის სახით.
სურათი 2
ნახ. 2 აჩვენებს ასეთ კავშირს.
ჩვენ ვხედავთ, რომ შეცვლა (ველის ეფექტის ტრანზისტორი) შეიძლება უბრალოდ შეიცვალოს ცვლადი რეზისტორით.
PWM წრე
სტატიაში "ადაპტერი 3 პინიდან 4 PIN გულშემატკივართა" http://de1fer.ru/?p=45#more-45 ბლოგის მფლობელი უზრუნველყოფს გულშემატკივართა დიაგრამას P WM– ით.
სურათი 3
აქ: GND - საფუძველი (საერთო), კონტროლი - კონტაქტი P WM კონტროლი, +12 - მიწოდების ძაბვა, გრძნობა - სიჩქარის სენსორის გამომავალი.
ამ წრეში კონტროლი შესაძლებელია უფრო პირდაპირი დენის +I კონტროლით, ვიდრე PWM სიგნალით.
იმპულსური (PWM) სიგნალის გასაკონტროლებლად საჭიროა ნახ. 4. და ვიმსჯელებთ "PWM" ტრანზისტორის პარამეტრებით, ის სპეციალურად აირჩიეს პირდაპირი დენის კონტროლისთვის. ყოველ შემთხვევაში, ის ჩვეულებრივ იმუშავებს ამ რეჟიმში 1.6 ვტ-მდე ვენტილატორით.
სურათი 4
მაგრამ პულსის რეჟიმში C კონდენსატორის გარეშე, BC879 ტრანზისტორი გაცხელდება ოდნავ ნაკლები, ვიდრე პირდაპირი დენით და ელექტროძრავა შეიძლება გაჩერდეს დენის მოკლე პულსის ხანგრძლივობით (დაბალი სიჩქარით) ტრანზისტორის შეყვანის ტევადობის C შეყვანისას მისი ინტეგრაციის გამო.
სილიკონის ბიპოლარული მაღალი სიხშირის npn ტრანზისტორი BC879 SIEMENS-ის ძირითადი პარამეტრები
| კომპიუტერის მაქს | Ucb მაქს | Uce მაქს | ვებ მაქს | Icmax | Tj max, °C | Ft მაქს |
| 800 მვტ | 100 ვ | 80 ვ | 5 ვ | 1A | 150°C | 200 MHz |
საჭიროების შემთხვევაში, გამორთეთ PWM (PWM) კონტროლი ნახ. 3 თქვენ უბრალოდ უნდა დააკავშიროთ საკონტროლო პინი +12 ვ სადენთან.
არსებობს გულშემატკივართა მიკროსქემის კიდევ ერთი ვერსია P WM-ით Radeon.ru ფორუმზე
სურათი 5
მნიშვნელოვანი განსხვავებები ნახ. 3 არა, მხოლოდ MOS საველე ეფექტის ტრანზისტორი ჩაშენებული ან ინდუცირებული p-ტიპის არხით გამოიყენება როგორც PWM კონტროლირებადი გადამრთველი. ეს წრე ასევე შეიძლება კონტროლდებოდეს როგორც P WM, ასევე მუდმივი ძაბვის საშუალებით (მაგრამ არ ღირს რისკი - თქვენ უნდა იცოდეთ ტრანზისტორის პარამეტრები).
ეს წრე სრულად ფუნქციონირებს და არ გააჩნია ნახ. 3.
გამორთვისთვის (ტრანზისტორის ტიპის მიხედვით), უბრალოდ დააკავშირეთ საკონტროლო პინი + ან - მავთულთან.
ყურადღება წვრილმანებს!
თუ არ ხართ კმაყოფილი დედაპლატის (სისტემის) დაფაში ჩაშენებული PWM კონტროლის ალგორითმით.
და თქვენ გაქვთ რეობა (ვენტილატორთა კონტროლის კონტროლერი), რომელიც თქვენთვის შესაფერისია, შემდეგ გამოიყენეთ ვენტილატორი 3 პინიანი კონექტორით.
თუ PWM გულშემატკივარი თქვენთვის ძვირფასია ან არ გაქვთ ჩანაცვლება, მაშინ უნდა გამორთოთ PWM ზემოთ აღწერილი მეთოდის გამოყენებით, შეცვალოთ 4-პინიანი კონექტორი 3-პინიანით და დააკავშიროთ იგი რეობასთან.
მაგრამ გახსოვდეთ, PWM ვენტილატორის გამოყენება ნებისმიერ არანორმალურ რეჟიმში არ მოგცემთ საშუალებას მიაღწიოთ მის მაქსიმალურ შესრულებას.
DC დენის კონტროლის გამოყენება PWM-თან ერთად არ არის რეკომენდებული ვენტილატორის მიწოდების ძაბვის 10-20%-ით შემცირების გამო, რაც არ მისცემს საშუალებას ასეთ ვენტილატორის მიაღწიოს სრულ შესრულებას.
PWM-თან ერთდროულად გამოყენებამ - PWM ელექტრომომარაგების წრეში შეიძლება გამოიწვიოს ვენტილატორის მუშაობის პერიოდული არასტაბილურობა (შეიძლება მოხდეს სრიალის დარტყმა PWM - PWM სიხშირეებს შორის სისტემების ელექტრომომარაგების წრეში) და შექმნას გაურკვევლობა სიჩქარის სტაბილიზაციის მქონე სისტემებისთვის. სისტემა. გარდა ამისა, როგორც წინა შემთხვევაში, ვენტილატორის შედეგად მიღებული ძაბვა შემცირდება 10-15%-ით, რაც არ მისცემს საშუალებას ასეთ ვენტილატორის მიაღწიოს სრულ შესრულებას.
ასე რომ შეჩერდით ერთ რამეზე. გამოიყენეთ ან PWM ვენტილატორი, ან გამოიყენეთ ვენტილატორის გარე კონტროლი 3-პინიანი კონექტორის მქონე ვენტილატორის ელექტრომომარაგების სქემით.
დასკვნა
PWM ან, როგორც ჩვენ ვამბობდით, PWM-ის გამოყენება ზრდის ძაბვის შემცირების DC მოწყობილობების ეფექტურობას, რაც ამცირებს PWM-ით ელექტრონული მოწყობილობების საერთო სითბოს გამომუშავებას.
PWM საშუალებას გაძლევთ შექმნათ კომპაქტური მაღალი სიმძლავრის DC კონტროლირებადი ელექტრული წამყვანი სისტემები.
თანამედროვე DC ძაბვის კონტროლის მოწყობილობებში და ძაბვის სტაბილიზატორების დაქვეითებისას, კორექტირება ჩვეულებრივ ხდება PWM-ის გამოყენებით. ამ მიზნით იწარმოება კონტროლერები, რომლებიც მინიმუმ დანართებს მოითხოვს.
ახლა ჩვენ შეგვიძლია დავემშვიდობოთ რეზისტორების და რევოსტატების დემონსტრირებას!
მოამზადა ა. სოროკინმა,
მრავალფეროვან ტექნოლოგიასთან მუშაობისას ხშირად იბადება კითხვა: როგორ უნდა ვმართოთ ძალა, რომელიც ხელმისაწვდომია? რა უნდა გააკეთოს, თუ საჭიროა მისი დაწევა ან აწევა? ამ კითხვებზე პასუხი არის PWM რეგულატორი. Რა არის ის? სად გამოიყენება? და როგორ ააწყოთ ასეთი მოწყობილობა საკუთარ თავს?
რა არის პულსის სიგანის მოდულაცია?
ამ ტერმინის მნიშვნელობის გარკვევის გარეშე გაგრძელებას აზრი არ აქვს. ასე რომ, პულსის სიგანის მოდულაცია არის დატვირთვისთვის მიწოდებული სიმძლავრის კონტროლის პროცესი, რომელიც ხორციელდება იმპულსების მუშაობის ციკლის შეცვლით, რაც ხდება მუდმივი სიხშირით. პულსის სიგანის მოდულაციის რამდენიმე ტიპი არსებობს:
1. ანალოგი.
2. ციფრული.
3. ორობითი (ორდონიანი).
4. სამება (სამ დონის).
რა არის PWM რეგულატორი?
ახლა, როდესაც ჩვენ ვიცით, რა არის პულსის სიგანის მოდულაცია, შეგვიძლია ვისაუბროთ სტატიის მთავარ თემაზე. PWM რეგულატორი გამოიყენება მიწოდების ძაბვის დასარეგულირებლად და მანქანებსა და მოტოციკლებში ძლიერი ინერციული დატვირთვის თავიდან ასაცილებლად. ეს შეიძლება რთულად ჟღერდეს და საუკეთესოდ აიხსნება მაგალითით. ვთქვათ, თქვენ უნდა აიძულოთ ინტერიერის განათების ნათურები შეცვალონ მათი სიკაშკაშე არა დაუყოვნებლივ, არამედ თანდათანობით. იგივე ეხება გვერდით განათებებს, მანქანის ფარებს ან გულშემატკივრებს. ეს სურვილი შეიძლება განხორციელდეს ტრანზისტორი ძაბვის რეგულატორის (პარამეტრული ან კომპენსაციის) დაყენებით. მაგრამ დიდი დენით, ის გამოიმუშავებს უკიდურესად მაღალ სიმძლავრეს და საჭიროებს დამატებით დიდი რადიატორების დამონტაჟებას ან იძულებითი გაგრილების სისტემის დამატებას კომპიუტერული მოწყობილობიდან ამოღებული პატარა ვენტილატორის გამოყენებით. როგორც ხედავთ, ეს გზა ბევრ შედეგს იწვევს, რომელთა გადალახვაც საჭიროა.
ამ სიტუაციიდან ნამდვილი ხსნა იყო PWM რეგულატორი, რომელიც მუშაობს ძლიერი ველის ეფექტის დენის ტრანზისტორებზე. მათ შეუძლიათ გადართონ მაღალი დენები (160 ამპერამდე) მხოლოდ 12-15 ვ კარიბჭის ძაბვით. უნდა აღინიშნოს, რომ ღია ტრანზისტორის წინააღმდეგობა საკმაოდ დაბალია და ამის წყალობით შეიძლება მნიშვნელოვნად შემცირდეს ენერგიის გაფანტვის დონე. საკუთარი PWM რეგულატორის შესაქმნელად დაგჭირდებათ საკონტროლო წრე, რომელსაც შეუძლია უზრუნველყოს ძაბვის განსხვავება წყაროსა და კარიბჭეს შორის 12-15 ვ დიაპაზონში. თუ ამის მიღწევა შეუძლებელია, არხის წინააღმდეგობა მნიშვნელოვნად გაიზრდება და დენის გაფრქვევა მნიშვნელოვნად გაიზრდება. და ამან, თავის მხრივ, შეიძლება გამოიწვიოს ტრანზისტორის გადახურება და გაუმართაობა.
იწარმოება PWM რეგულატორების მიკროსქემების მთელი სპექტრი, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს შეყვანის ძაბვის ზრდას 25-30 ვ-მდე, მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრომომარაგება იქნება მხოლოდ 7-14 ვ. ეს საშუალებას მისცემს გამომავალი ტრანზისტორი ჩართოს წრეში, საერთო გადინებასთან ერთად. ეს, თავის მხრივ, აუცილებელია დატვირთვის დასაკავშირებლად საერთო მინუსთან. მაგალითებში მოცემულია შემდეგი ნიმუშები: L9610, L9611, U6080B ... U6084B. დატვირთვის უმეტესობამ არ მიაპყროს დენის 10 ამპერს, ამიტომ მათ არ შეუძლიათ ძაბვის საგნები. შედეგად, თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ მარტივი სქემები დამატებითი ერთეულის სახით შეცვლის გარეშე, რაც გაზრდის ძაბვას. სწორედ ეს არის PWM რეგულატორების ეს ნიმუშები, რომლებიც განხილული იქნება სტატიაში. მათი აშენება შესაძლებელია ასიმეტრიული ან ლოდინის მულტივიბრატორის საფუძველზე. ღირს საუბარი PWM ძრავის სიჩქარის კონტროლერზე. ამის შესახებ უფრო მოგვიანებით.
სქემა No1
ეს PWM კონტროლერის წრე აწყობილი იყო CMOS ჩიპის ინვერტორების გამოყენებით. ეს არის მართკუთხა პულსის გენერატორი, რომელიც მუშაობს 2 ლოგიკურ ელემენტზე. დიოდების წყალობით აქ ცალკე იცვლება სიხშირის დაყენების კონდენსატორის გამონადენისა და დამუხტვის დროის მუდმივი. ეს საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ გამომავალი იმპულსების სამუშაო ციკლი და, შედეგად, ეფექტური ძაბვის მნიშვნელობა, რომელიც იმყოფება დატვირთვაზე. ამ წრეში შესაძლებელია ნებისმიერი ინვერსიული CMOS ელემენტების გამოყენება, ასევე NOR და AND. მაგალითებია K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ სხვა ტიპები, მაგრამ მანამდე თქვენ მოგიწევთ კარგად იფიქროთ იმაზე, თუ როგორ სწორად დააჯგუფოთ მათი შეყვანა, რათა მათ შეასრულონ მინიჭებული ფუნქციონირება. სქემის უპირატესობებია ელემენტების ხელმისაწვდომობა და სიმარტივე. ნაკლოვანებები არის მოდიფიკაციის სირთულე (თითქმის შეუძლებლობა) და არასრულყოფილება გამომავალი ძაბვის დიაპაზონის შეცვლასთან დაკავშირებით.
სქემა No2
მას აქვს უკეთესი მახასიათებლები, ვიდრე პირველი ნიმუში, მაგრამ უფრო რთულია განხორციელება. შეუძლია დაარეგულიროს ეფექტური დატვირთვის ძაბვა 0-12 ვ დიაპაზონში, რომელზედაც იგი იცვლება საწყისი მნიშვნელობიდან 8-12 ვ. მაქსიმალური დენი დამოკიდებულია საველე ეფექტის ტრანზისტორის ტიპზე და შეუძლია მიაღწიოს მნიშვნელოვან მნიშვნელობებს. იმის გათვალისწინებით, რომ გამომავალი ძაბვა საკონტროლო შეყვანის პროპორციულია, ეს წრე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც საკონტროლო სისტემის ნაწილი (ტემპერატურული დონის შესანარჩუნებლად).
გავრცელების მიზეზები
რა იზიდავს მანქანის მოყვარულებს PWM კონტროლერთან? უნდა აღინიშნოს, რომ არსებობს სურვილი გაზარდოს ეფექტურობა ელექტრონული აღჭურვილობისთვის მეორადი აგებისას. ამ ქონების წყალობით, ეს ტექნოლოგია ასევე გვხვდება კომპიუტერის მონიტორების, ტელეფონების, ლეპტოპების, ტაბლეტების და მსგავსი მოწყობილობების წარმოებაში და არა მხოლოდ მანქანებში. ასევე უნდა აღინიშნოს, რომ ეს ტექნოლოგია მნიშვნელოვნად იაფია გამოყენებისას. ასევე, თუ გადაწყვეტთ, რომ არ შეიძინოთ, არამედ PWM კონტროლერის შეკრება, შეგიძლიათ ფულის დაზოგვა საკუთარი მანქანის გაუმჯობესებისას.
დასკვნა
ახლა თქვენ იცით, რა არის PWM დენის რეგულატორი, როგორ მუშაობს და თქვენ შეგიძლიათ საკუთარი თავის შეკრება. ამიტომ, თუ გსურთ ექსპერიმენტი ჩაატაროთ თქვენი მანქანის შესაძლებლობებზე, ამაზე მხოლოდ ერთი რამ არის სათქმელი - გააკეთეთ ეს. უფრო მეტიც, თქვენ შეგიძლიათ არა მხოლოდ გამოიყენოთ აქ წარმოდგენილი დიაგრამები, არამედ მნიშვნელოვნად შეცვალოთ ისინი, თუ გაქვთ შესაბამისი ცოდნა და გამოცდილება. მაშინაც კი, თუ ყველაფერი პირველად არ გამოდგება, შეგიძლიათ მიიღოთ ძალიან ღირებული რამ - გამოცდილება. ვინ იცის, სად შეიძლება მოხვდეს შემდეგში და რამდენად მნიშვნელოვანი იქნება მისი ყოფნა.
