Paggamit ng PWM bilang isang diskarte sa paglipat
Ang Pulse Width Modulation (PWM) ay isang karaniwang ginagamit na pamamaraan para sa pangkalahatang pagkontrol sa kuryente sa DC sa isang de-koryenteng aparato, ginawang praktikal ng mga modernong switch ng elektroniko. Gayunpaman nahahanap din nito ang lugar nito sa AC choppers. Ang average na halaga ng kasalukuyang ibinibigay sa pag-load ay kinokontrol ng posisyon ng switch at tagal ng estado nito. Kung ang On period ng switch ay mas mahaba kumpara sa off time nito, ang load ay tumatanggap ng medyo mas mataas na lakas. Sa gayon ang dalas ng paglipat ng PWM ay dapat na mas mabilis.
Karaniwan ang paglipat ay kailangang gawin nang maraming beses sa isang minuto sa isang kalan ng kuryente, 120 Hz sa isang lampara na malimit, mula sa ilang kilohertz (kHz) hanggang sa sampu-sampung kHz para sa isang motor drive. Ang dalas ng paglipat para sa mga audio amplifier at mga power supply ng computer ay halos sampu hanggang daan-daang kHz. Ang ratio ng ON oras sa tagal ng oras ng pulso ay kilala bilang duty cycle. Kung mababa ang cycle ng tungkulin, nagpapahiwatig ito ng mababang lakas.
Ang pagkawala ng kuryente sa lumilipat na aparato ay napakababa, dahil sa halos bale-wala na dami ng kasalukuyang dumadaloy sa off state ng aparato at hindi maiiwasang dami ng pagbagsak ng boltahe sa estado ng OFF na ito. Gumagamit din ang mga digital control ng pamamaraan ng PWM. Ginamit din ang PWM sa ilang mga sistema ng komunikasyon kung saan ginamit ang cycle ng tungkulin nito upang maiparating ang impormasyon sa isang channel ng komunikasyon.
Maaaring magamit ang PWM upang ayusin ang kabuuang halaga ng kuryente na naihatid sa isang pag-load nang walang pagkalugi na karaniwang natamo kapag ang isang paglilipat ng kuryente ay limitado sa pamamagitan ng resistive na paraan. Ang mga drawbacks ay ang pulsations na tinukoy ng cycle ng tungkulin, dalas ng paglipat at mga katangian ng pag-load. Sa isang sapat na mataas na dalas ng paglipat at, kung kinakailangan, gamit ang karagdagang mga passive electronic filters ang pulso train ay maaaring makinis at makuha ang average na analogue waveform. Ang mga sistemang kontrol ng mataas na dalas ng PWM ay madaling mailapat gamit ang mga switch ng semiconductor.
Tulad ng nailahad na sa itaas halos walang kuryente na nawala sa pamamagitan ng paglipat sa alinman sa o off na estado. Gayunpaman, sa panahon ng mga transisyon sa pagitan ng at sa mga estado ng estado ang parehong boltahe at kasalukuyang ay hindi-zero at sa gayon malaki kapangyarihan ay nawala sa mga switch. Sa kabutihang palad, ang pagbabago ng estado sa pagitan ng ganap na pag-on at ganap na pag-off ay medyo mabilis (karaniwang mas mababa sa 100 nanoseconds) na may kaugnayan sa tipikal na o off na oras, at sa gayon ang average na pagwawaldas ng kuryente ay medyo mababa kumpara sa kuryente na naihatid kahit na mataas ang mga frequency ng paglipat ay ginamit.
Paggamit ng PWM upang maihatid ang lakas ng DC upang mai-load
Karamihan sa proseso ng pang-industriya ay kinakailangang patakbuhin sa ilang mga parameter kung saan nababahala ang bilis ng drive. Ang mga electric drive system na ginamit sa maraming mga aplikasyon sa industriya ay nangangailangan ng mas mataas na pagganap, pagiging maaasahan, bilis ng variable dahil sa kadalian ng pagkontrol nito. Ang bilis ng kontrol ng DC motor ay mahalaga sa mga aplikasyon kung saan ang katumpakan at proteksyon ay may kakanyahan. Layunin ng isang motor control rate ng motor ay kumuha ng isang senyas na kumakatawan sa kinakailangang bilis at upang magmaneho ng motor sa bilis na iyon.
Ang pulso-width modulation (PWM), dahil nalalapat ito sa motor control, ay isang paraan ng paghahatid ng enerhiya sa pamamagitan ng sunud-sunod na pulso sa halip na isang patuloy na magkakaibang (analog) signal. Sa pamamagitan ng pagtaas o pagbawas ng lapad ng pulso, kinokontrol ng controller ang daloy ng enerhiya sa baras ng motor. Ang sariling inductance ng motor ay kumikilos tulad ng isang filter, na nag-iimbak ng enerhiya sa panahon ng 'ON' cycle habang inilalabas ito sa isang rate na naaayon sa input o sangguniang signal. Sa madaling salita, ang enerhiya ay dumadaloy sa pag-load hindi gaanong kadalas ng paglipat, ngunit sa dalas ng sanggunian.
Ginagamit ang circuit upang makontrol ang bilis ng DC motor sa pamamagitan ng paggamit ng diskarteng PWM. Ang Serye ng Variable Speed DC Motor Controller 12V ay gumagamit ng 555 timer IC bilang isang PWM pulse generator upang makontrol ang bilis ng motor DC12 Volt. Ang IC 555 ay ang tanyag na Timer Chip na ginamit upang gumawa ng mga circuit ng timer. Ipinakilala ito noong 1972 ng Signetics. Tinawag ito bilang 555 sapagkat mayroong tatlong 5 K resistors sa loob. Ang IC ay binubuo ng dalawang mga kumpare, isang resistor chain, isang Flip Flop at isang output yugto. Gumagana ito sa 3 pangunahing mga mode- Kagulat-gulat, Monostable (kung saan kumikilos ito ng isang shot ng pulse generator at Bistable mode. Iyon ay, kapag na-trigger ang output ay napupunta mataas para sa isang panahon batay sa mga halaga ng tiyempo risistor at kapasitor. Sa Ang nakakagulat na mode (AMV), ang IC ay gumagana bilang isang libreng tumatakbo na multivibrator. Ang output ay lumiliko mataas at mababa nang tuluy-tuloy upang bigyan ang pulsating output bilang isang oscillator. Sa Bistable mode na kilala rin bilang Schmitt gatilyo, ang IC ay nagpapatakbo bilang isang Flip-Flop na may mataas o mababang output sa bawat pag-trigger at pag-reset.
Sa circuit na ito, ginagamit ang IRF540 MOSFET. Ito ang pagpapahusay ng N-Channel MOSFET. Ito ay isang advanced power MOSFET na dinisenyo, nasubukan, at ginagarantiyahan na makatiis ng isang tinukoy na antas ng enerhiya sa breakdown avalanche mode ng operasyon. Ang power MOSFETs na ito ay idinisenyo para sa mga application tulad ng switching regulator, switching converter, driver ng motor, driver ng relay, at driver para sa high power bipolar switching transistors na nangangailangan ng mataas na bilis at mababang lakas ng drive ng gate. Ang mga ganitong uri ay maaaring patakbuhin nang direkta mula sa mga integrated circuit. Ang pagtrabaho ng boltahe ng circuit na ito ay maaaring iakma ayon sa mga pangangailangan ng hinihimok na DC motor. Ang circuit na ito ay maaaring gumana mula 5-18VDC.
Sa itaas ng circuit ibig sabihin Ang kontrol sa bilis ng DC motor ng PWM Ang pamamaraan ay nag-iiba-iba ng cycle ng tungkulin na kontrol naman ang bilis ng motor. Ang IC 555 ay konektado sa mode na madaling i-astable na walang bayad sa pagpapatakbo ng multi vibrator. Ang circuit ay binubuo ng isang pag-aayos ng isang potensyomiter at dalawang diode, na ginagamit upang baguhin ang duty cycle at panatilihing pare-pareho ang dalas. Habang iba-iba ang paglaban ng variable na risistor o potentiometro, ang cycle ng tungkulin ng mga pulso na inilapat sa MOSFET ay magkakaiba at naaayon ang lakas ng DC sa motor na magkakaiba at sa gayon ang bilis nito ay tumataas habang tumataas ang cycle ng tungkulin.
Paggamit ng PWM upang maihatid ang lakas ng AC upang mai-load
Ang mga modernong switch ng semiconductor tulad ng MOSFETs o Insulated-gate bipolar transistors (IGBTs) ay lubos na mainam na mga sangkap. Sa gayon ang mga mataas na kahusayan ay maaaring maitayo. Kadalasan ang mga converter ng dalas na ginamit upang makontrol ang mga AC motor ay may kahusayan na mas mahusay kaysa sa 98%. Ang paglipat ng mga supply ng kuryente ay may mas mababang kahusayan dahil sa mababang antas ng boltahe ng output (madalas kahit mas mababa sa 2 V para sa mga microprocessor ang kinakailangan) ngunit higit pa sa 70-80% na kahusayan ang maaaring makamit.
Ang ganitong uri ng kontrol para sa AC ay kilalang kapangyarihan na naantala na paraan ng pagpaputok ng anggulo. Ito ay mas mura at bumubuo ng maraming mga de-koryenteng ingay at harmonika kumpara sa totoong kontrol ng PWM na nagkakaroon ng bale-wala na ingay.
Sa maraming mga application, tulad ng pang-industriya na pag-init, kontrol sa ilaw, malambot na pagsisimula ng mga motor na induction at mga kontrol sa bilis para sa mga tagahanga at bomba ay nangangailangan ng variable AC boltahe mula sa nakapirming pinagmulan ng AC. Ang kontrol ng anggulo ng yugto ng mga regulator ay malawakang ginagamit para sa mga kinakailangang ito. Nag-aalok ito ng ilang mga kalamangan tulad ng pagiging simple at kakayahan ng pagkontrol ng malaking halaga ng lakas sa ekonomiya. Gayunpaman, ang naantala na anggulo ng pagpapaputok ay nagdudulot ng paghinto at maraming pagsasaayos sa kasalukuyang pag-load at isang pagkahuli na kadahilanan ng kuryente ay nangyayari sa gilid ng AC kapag tumaas ang anggulo ng pagpapaputok.
Ang mga problemang ito ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng PWM AC chopper. Nag-aalok ang PWM AC chopper na ito ng maraming mga pakinabang tulad ng kasalukuyang sinusoidal input na may malapit na factor ng lakas ng pagkakaisa. Gayunpaman, upang mabawasan ang laki ng filter at mapabuti ang kalidad ng output regulator dapat lumaki ang dalas ng paglipat. Ito ay sanhi ng mataas na pagkawala ng paglipat. Ang isa pang problema ay ang pagbawas sa pagitan ng paglilipat ng switch S1 na may freewheeling switch S2. Ito ay sanhi ng kasalukuyang spike kung ang parehong switch ay nakabukas nang sabay (maikling circuit), at ang voltage spike kung ang parehong switch ay naka-off (walang freewheeling path). Upang maiwasan ang mga problemang ito, ginamit ang RC snubber. Gayunpaman, pinapataas nito ang pagkawala ng kuryente sa circuit at mahirap, mahal, malaki at hindi mabisa para sa mga application na may mataas na lakas. Ang AC chopper na may zero kasalukuyang boltahe na lumilipat (ZCS-ZVS) ay iminungkahi. Ang output voltage regulator ay kailangang mag-iba ng oras ng switching-off na kinokontrol ng PWM signal. Samakatuwid, kinakailangan na gumamit ng kontrol sa dalas upang makamit ang malambot na paglipat at ang mga pangkalahatang sistema ng kontrol ay gumagamit ng mga diskarteng PWM na gumagawa ng oras ng paglipat. Ang diskarteng ito ay may mga kalamangan tulad ng simpleng kontrol na may sigma-delta modulate at patuloy na kasalukuyang pag-input. Ang mga tampok ng ipinanukalang pagsasaayos ng circuit at tinadtad na mga pattern ng PWM ay ipinakita sa ibaba.
