Controller PWM. Modulazione della larghezza di impulso. schema

Quando si lavora con molte tecnologie diverse, spesso sorge la domanda: come controllare la potenza disponibile? Cosa fare se è necessario abbassare o aumentare? La risposta a queste domande è il controller PWM. Com'è? Dove si applica? E come assemblare un dispositivo del genere?

Che cos'è la modulazione della larghezza del polso?

Senza chiarire il significato di questo termine, non ha senso continuare. Quindi, la modulazione dell'ampiezza dell'impulso è il processo di controllo della potenza, che viene applicato al carico, effettuato modificando il ciclo di lavoro degli impulsi, che viene eseguito a frequenza costante. Esistono diversi tipi di modulazione della larghezza d'impulso:

1. Analogico.

2. Digital.

3. Binario (a due livelli).

4. Triplice (tre livelli).

Cos'è un controller PWM?

Ora che sappiamo cos'è la modulazione della larghezza d'impulso, possiamo parlare dell'argomento principale dell'articolo. Un controller PWM viene utilizzato per regolare la tensione di alimentazione e per prevenire potenti carichi inerziali nell'automobile e nei motocicli. Questo può sembrare troppo complicato e illustrato meglio con un esempio. Supponiamo che sia necessario far sì che le lampade per l'illuminazione interna cambino la loro luminosità non immediatamente, ma gradualmente. Questo vale anche per luci laterali fari o fan dell'auto. Puoi realizzare questo desiderio installando un transistor regolatore di tensione (parametrico o compensazione). Ma con una grande corrente, verrà allocata una potenza estremamente elevata e richiederà l'installazione di radiatori aggiuntivi di grandi dimensioni o l'aggiunta di un sistema di raffreddamento forzato utilizzando una piccola ventola rimossa da un dispositivo informatico. Come puoi vedere, questo percorso comporta molte conseguenze che dovranno essere superate.

Un vero controllore PWM che opera su transistor ad effetto di campo ad alta potenza è diventato una vera salvezza da questa situazione. Possono commutare grandi correnti (che raggiungono i 160 Amp) con una tensione di soli 12-15 V al gate. Va notato che la resistenza di un transistor aperto è piuttosto piccola e, a causa di ciò, il livello di potenza dissipata può essere significativamente ridotto. Per creare il proprio controller PWM, è necessario un circuito di controllo in grado di fornire la differenza di tensione tra la sorgente e il gate nell'intervallo 12-15V. Se ciò non viene raggiunto, la resistenza del canale aumenterà notevolmente e la potenza dissipata aumenterà in modo significativo. E questo, a sua volta, può portare al fatto che il transistor si surriscalda e fallisce.

Una varietà di microcircuiti è disponibile per i regolatori PWM in grado di sopportare l'aumento della tensione di ingresso a 25-30 V, mentre la potenza sarà solo 7-14 V. Ciò consentirà di includere il transistor di uscita nel circuito insieme a uno scarico comune. Questo, a sua volta, è necessario per collegare il carico con un segno negativo meno comune. Gli esempi includono i seguenti campioni: L9610, L9611, U6080B ... U6084B. La maggior parte dei carichi non consuma corrente superiore a 10 ampere, quindi non possono causare una caduta di tensione. E come risultato, è possibile utilizzare schemi semplici senza elaborazione sotto forma di un nodo aggiuntivo che aumenterà la tensione. Ed è questi esempi di regolatori PWM che saranno discussi nell'articolo. Possono essere costruiti sulla base di un multivibratore asimmetrico o di riserva. Vale la pena parlare della velocità del motore del controller PWM. A proposito di questo ulteriormente.

Schema №1

Questo circuito regolatore PWM è stato assemblato su inverter CMOS IC. È un generatore di impulsi rettangolari, che agisce su 2 elementi logici. Grazie ai diodi, la costante di tempo della scarica e della carica del condensatore di impostazione della frequenza cambia separatamente. Ciò consente di modificare il ciclo di lavoro, che ha degli impulsi di uscita e, di conseguenza, il valore della tensione effettiva, che si trova sul carico. In questo schema, è possibile utilizzare qualsiasi elemento CMOS invertente, così come OR-NOT e I. K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5 sono adatti come esempi. Puoi usare altri tipi, ma prima dovrai pensare attentamente a come raggruppare correttamente i loro input in modo che possano eseguire le funzionalità assegnate. I vantaggi dello schema sono la disponibilità e la semplicità degli elementi. Svantaggi: la complessità (quasi impossibile) di raffinatezza e imperfezione rispetto alla modifica del range di tensione di uscita.

Schema №2

Ha caratteristiche migliori rispetto al primo campione, ma è più difficile da implementare. Può regolare la tensione effettiva sul carico nell'intervallo 0-12V, a cui cambia da un valore iniziale di 8-12V. La corrente massima dipende dal tipo di transistor ad effetto di campo e può raggiungere valori significativi. Dato che la tensione di uscita è proporzionale al controllo di ingresso, questo circuito può essere utilizzato come parte del sistema di controllo (per mantenere il livello di temperatura).

Le ragioni della diffusione

Cosa attrae il controllore PWM degli automobilisti? Va notato il desiderio di aumentare l'efficienza quando la costruzione del secondario fonti di energia per apparecchiature elettroniche. A causa di questa proprietà, questa tecnologia può anche essere trovata nella produzione di monitor per computer, schermi in telefoni, computer portatili, tablet e apparecchiature simili, e non solo in auto. Dovrebbe anche essere notato economicità significativa, che è diversa per questa tecnologia nel suo utilizzo. Inoltre, se decidi di non acquistare, ma di ritirare il controller PWM da solo, puoi risparmiare denaro migliorando la tua auto.

conclusione

Bene, ora sai cos'è un controllo di potenza PWM, come funziona e puoi persino assemblare questi dispositivi da solo. Pertanto, se vuoi sperimentare le capacità della tua auto, puoi solo dire una cosa a riguardo - fallo. E non puoi semplicemente approfittare degli schemi presentati qui, ma anche modificarli in modo significativo se hai le conoscenze e l'esperienza appropriate. Ma anche se tutto non funziona la prima volta, allora puoi ottenere una cosa molto preziosa: l'esperienza. Chissà dove potrà tornare utile la prossima volta e quanto sarà importante la sua presenza.