Pulsbreedte-modulatie (PWM) is een techniek voor het regelen van het vermogen die de effectieve uitgang van elektronische signalen aanpast door deze snel op een vaste frequentie te schakelen.Door de verhouding van de "geleidingstijd" tot de totale cyclus aan te passen, kan de digitale signaalbron voortdurend veranderende analoge spanningsniveaus simuleren, waardoor de gemiddelde energie die aan de belasting wordt geleverd, wordt geregeld.
Meer in het algemeen verwijst modulatietechnologie naar het veranderen van de elektrische golfvorm of het coderen van informatie in een elektrische golfvorm om het gedrag van circuits of systemen te beïnvloeden.In praktische elektronische productenDit beginsel is op grote schaal toegepast bij motor-aandrijvingen.verlichtingsdimming, audiosystemen, alsmede stroomomzet- of batterijoplaadcircuits.
Hoewel PWM, amplitude modulatie (AM) en frequentiemodulatie (FM) de belangrijkste strategieën zijn voor het beheersen van signaalperceptie van amplitude of frequentie, zal dit artikel specifiek PWM bespreken.
PWM-beginselen - werkcyclus en schakelfrequentie
Zoals eerder vermeld, vormt PWM golfvormen door de effectieve spanning en stroom die aan de belasting worden geleverd aan te passen.Dit wordt bereikt door snel schakeltoestellen (meestal transistors) aan te sturen om te schakelen tussen volledig ingeschakelde en volledig uitgeschakelde toestandenDoor de houdtijd van het schakelapparaat in elke toestand te wijzigen, codeert het systeem informatie via de relatieve duur van de hoog- en laagniveauintervallen.
In feite beperkt PWM zijn netto elektriciteitsvermogen door de tijd die het apparaat nodig heeft om in elke schakelcyclus de volledige voedingsspanning te verkrijgen te veranderen.Verhoging van de 'geleidingstijd' zal de gemiddelde uitgangsspanning verhogenDit gedrag kan worden beschreven door twee hoofdparameters: de werkcyclus en de schakelfrequentie.
De werkcyclus vertegenwoordigt het deel van de tijd dat een signaal in een actieve of hoog niveau staat binnen een volledige golfvormcyclus.waarin wordt aangegeven hoe lang de output gedurende elke cyclus in de (effectieve) staat blijftBijvoorbeeld, als de digitale golfvorm een hoog niveau gedurende 3 milliseconden en een laag niveau gedurende 1 millisecond onderhoudt, is de totale periode 4 milliseconden, de werkcyclus 75%,en de overeenkomstige schakelfrequentie is 250 Hz.
Aangezien de werkcyclus rechtstreeks de duur van elk pulsgevoed sectie bepaalt,de werkcyclus kunnen wijzigen het effectieve vermogen geleverd aan de belasting door het veranderen van de verhouding van high-level tijd naar low-level tijd zonder het veranderen van de werkelijke stroomtoevoer spanningIn veel systemen zijn spanning en frequentie vaste parameters en is de werkcyclus de belangrijkste instelbare regelvariabele.De monitoring van de werkcyclus kan ook dienen als betrouwbare indicator voor het bepalen van het verwachte vermogen van het systeem..
De schakelfrequentie beschrijft het aantal keren dat een gebeurtenis zich herhaalt binnen een bepaalde periode.het aantal "aan-uit"-cycli per seconde door het schakelapparaat dat het PWM-signaal aandrijftDeze frequentie wordt gemeten in Hertz (Hz) en vertegenwoordigt de cyclussnelheid van het vermogenniveau gedurende de gehele bedrijfscyclus.
Om de verwachte prestaties van de belasting te waarborgen, moet een geschikte PWM-schakelfrequentie worden gekozen.mechanische componenten zoals relais of bepaalde soorten aandrijvingen kunnen mogelijk geen snelle schakelingssnelheid bereikenEen lage schakelfrequentie kan daarentegen negatieve effecten hebben, zoals lawaai, trillingen of instabiliteit van de bediende apparaten.hoewel relatief lage frequenties aanvaardbaar zijn voor aandrijvingsmotoren, vaste stoffen zoals LED's vereisen meestal aanzienlijk hogere schakelfrequenties om soepel te werken zonder flikkeren.