Điều chỉnh độ rộng xung

Điều chỉnh độ rộng xung (Pulse Width Modulation) (PWM)

Điều chỉnh độ rộng xung là điều chế / thay đổi chiều rộng của xung (Không phải là tần số). Để hiểu rõ nhất PWM là gì, đầu tiên chúng ta hãy xem một số thuật ngữ cơ bản.

Vi điều khiển là các thành phần kỹ thuật số thông minh hoạt động trên các tín hiệu nhị phân. Biểu diễn của một tín hiệu nhị phân là một dải sóng vuông. Sơ đồ dưới đây giải thích các thuật ngữ cơ bản liên quan đến tín hiệu sóng vuông.

Như đã trình bày trong sơ đồ trên, điều quan trọng cần lưu ý trong tín hiệu PWM là thời gian, tần số luôn luôn cố định. Chỉ có thời gian ON và OFF của xung (chu kỳ làm việc) thay đổi. Bằng kỹ thuật này, chúng ta có thể điều chỉnh điện áp cho trước. Sự khác biệt giữa tín hiệu sóng vuông và tín hiệu PWM là tín hiệu sóng vuông có cùng thời gian ON và OFF (chu kỳ làm việc đều là 50%), trong khi một tín hiệu PWM có chu kỳ biến đổi. Các sóng vuông có thể được xem là một trường hợp đặc biệt của tín hiệu PWM có chu kỳ làm việc 50% (ON = OFF).

Ví dụ:

Với điện áp cung cấp là 50V, và nếu tải cần 40 V, cách tốt nhất để tạo ra 40v trên 50v là thực hiện băm xung. Bộ tạo xung cần một tín hiệu là một tín hiệu PWM để bật ON và OFF thyristor. Tín hiệu PWM này có thể dễ dàng tạo ra bởi một vi điều khiển có bộ đếm thời gian. Các yêu cầu cho tín hiệu PWM để tạo ra một 40V sử dụng một thyristor từ nguồn 50v cung cấp, Khi đó thời gian ON = 400ms, OFF = 100ms (cho chu kì của tín hiệu PWM là 500ms). Nói chung, điều này có thể dễ dàng giải thích theo cách sau: Về cơ bản, thyristor được vận hành như công tắc. Trong bộ tạo xung, tải kết nối với nguồn thông qua thyristor. Khi thyristor ở trạng thái OFF, tải không kết nối với nguồn và khi thyristor ở trạng thái ON, tải được nối với nguồn. Công việc chuyển đổi ON và OFF thyristor được thực hiện bởi tín hiệu PWM. Phần trăm thời gian mà tín hiệu PWM cao / ON được gọi là chu kỳ làm việc của tín hiệu. Nếu chu kỳ làm việc là 100% thì sóng sẽ trở thành một dòng DC cố định. Vì vậy, chu kỳ làm việc có thể được tính bằng công thức sau:

Khi sử dụng công thức trên, chúng ta có thể tính toán t_ON cho điện áp mà chúng ta muốn từ tổng nguồn điện áp. Bằng cách nhân chu kỳ làm việc với 100, chúng ta có thể đưa nó về tỷ lệ phần trăm. Vì vậy, tỷ lệ của chu kỳ làm việc là tỷ lệ thuận với điện áp lấy từ nguồn. Trong ví dụ trên, nếu chúng ta muốn điện áp 40V từ một nguồn 50V, điều này có thể được thực hiện bằng cách băm xung chu kỳ làm việc 80%. Vì 80% của 50 là 40.

Ví dụ:

Tại một tần số 50Hz thiết kế một dải sóng PWM với chu kỳ làm việc 60%.

Các xung PWM có dạng như sau:

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất của điều chế độ rộng xung là điều khiển tốc độ động cơ