555 - Điều Chế PWM - Hội Quán Điện Tử

Ngày 03/08/2010 11:24:26 / Lượt xem: 12039 / Người đăng: biendt / Nguồn: Sưu tầm và Biên soạn

555 - Điều chế PWM

Nhiều người trong chúng ta mới học điện tử tìm hiểu vè con IC555 thì chỉ thấy nó có tác dụng là tạo xung vuông và ứng dụng xung vuông này vào các bài toán đơn giản mà không nhận thấy ra rằng là 555 có thể điều chế được độ rộng xung PWM. Với 555 việc điều chế PWM rất đơn giản và không có gì phức tạp và việc điều chế lại chính xác. Hôm nay hướng dẫn cho các bạn về phương pháp điều chế PWM trong con IC555 để các bạn hiểu được nguyên lý điều chế PWM trong IC 555.1) Để cho dễ hiểu hơn chúng ta tìm hiểu qua về PWM nó thế nào : Phương pháp điều chế PWM ( Pulse Width Modulation) là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải hay nói cách khác là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông dẫn đếm sự thay đổi điện áp ra.Để dễ hiểu hơn ta có hình vẽ sau :

Sơ đồ trên là dạng xung điều chế trong 1 chu kì thì thời gian xung lên (Sườn dương) nó thay đổi dãn ra hoặc co vào. Và độ rộng của nó được tính bằng phần trăm tức là độ rộng của nó được tính như sau :

Độ rộng = (t1/T).100 (%)Uo = Uv.t1/T (Điện áp đầu ra)

Như vậy thời gian xung lên càng lớn trong 1 chu kì thì điện áp đầu ra sẽ càng lớn. Nhìn trên hình vẽ trên thì ta tính được điện áp ra tải sẽ là :+ Đối với PWM = 25% ==> Ut = Umax.(t1/T) = Umax.25% (V)+ Đối với PWM = 50% ==> Ut = Umax.50% (V)+ Đối với PWM = 75% ==> Ut = Umax.75% (V)Cứ như thế ta tính được điện áp đầu ra tải với bất kì độ rộng xung nào.2) PWM trong 555Thực chất quá trình làm thay đổi độ rộng xung trong 555 thực chất là ta thay đổi thời gian nạp và xả của tụ điện. Thời gian nạp tụ điện tương đương với đầu ra ở mức cao còn thời gian xả tụ điện tương đương với thời gian ở mức thấp. Như vậy chỉ cần điều chỉnh hằng số thời gian nạp xả là có thể điều chỉnh được PWMXét mạch nguyên lý tạo xung vuông có điều chỉnh tần số và PWM

Ở trên các linh kiện chúng ta cần quan tâm là : R1 , R2, C1. 1 trong 3 linh kiện này làm thay đổi được tần số và pwm đầu ra. Ở đây ta dùng biến trở R2 để điều khiển vì điện trỏ nó dễ kiếm với lại nó thông dụng dễ đo đạc và tính toán.Như ta đã biết thì 555 là IC dao động và tạo ra xung vuông có điểu chỉnh được tần số và pwm. Quá trình đó làm dựa vào quá trình phóng nạp của tụ điện và để tìm hiểu kỹ thêm các bạn hãy xem qua bài viết về 555 .Đọc nhiều cũng khó nhớ và các bạn hãy nhớ nhưng điểm sau :+ Khi tụ nạp điện thì chân 2 ở mức 0 và xung đầu ra ở mức cao+ Khi tụ xả điện thì chân 2 ở mức cao và xung đầu ra ở mức thấp.* Tần số dao động chung là :

f = 1/(ln2.C1.(R1+2R2))

Nhìn dựa vào công thức tính tần số thì ta thấy chỉ cần điều chỉnh giá trị R1, R2, C1 thì tần số đầu ra thay đổi và ở đây tôi dùng điều chỉnh R2 cho nó đơn giản nếu bạn nào mà muốn dùng điều khiển tụ điện thì cũng được nhưng mà ko kinh tế cho lắm.* Sơ đồ xung vuông đầu ra : Nhìn sơ đồ xung trên ta thấy chu kì dao động là : T = t1 + t2 (s) . Như vậy vấn đề của chúng ta ở đây là thay xung sườn dương tức là thay đổi thời gian của t1. Nếu mà t1 lớn trong 1 chu kì thì điện áp trung bình ra tải lớn còn thời gian của t1 nhỏ trong 1 chu kì thì điện áp trung bình sẽ nhỏ. Và đảm bảo t1 <= T và điện áp trung bình ra tải <= Umax. Đấy gọi là quá trình điều chế PWM.+ Dựa vào quá trình phóng nạp của tụ điện ta có thể thay đổi thời gian phóng nạp của tụ điện C1 là có thể thay đổi được thời gian của t1 và t2. Như vậy điều chúng ta cần là thay đổi t1 dao động trong khoảng từ 0 đến T. Nhìn sơ đồ nguyên lý trên ta sẽ xác định được thời gian nạp của tụ điện==> hằng số thời gian nạp điện của tụ điện : ζ = (R1+R2).C1 như vậy thời gian nạp của tụ điện chính là thời gian của t1. Và thời gian của nạp của C1 hay thời gian xung dương là :

t1 = ln2.C1.(R1+R2) (s)

Nhìn trên sơ đồ trên ta thấy được muốn điều chỉnh thời gian của t1 chỉ cần điều chỉnh 1 trong 3 linh kiện C1, R1, R2 là có thể thay đổi được. Ở đây tôi thay đổi R2. Cứ mỗi giá trị của R2 cho ta 1 giá trị của t1. Nếu mà t2 càng lớn thì thời gian nạp càng lâu nên t1 càng lớn trong 1 chu kì như vậy là ta đã điều chế được PWM rồi đó.Tương tụ Còn quá trình xả của tụ điện thì nó là quá trình xung đầu ra ở sườn âm. Tụ điện sẽ xả qua R2 nên ta có thời gian của t2 sẽ là:

t2 = ln2.C1.R2

Từ công thức trên dựa vào thay đổi của t2 ta có thể điều chỉnh được độ rộng của xung.* Kết luận : Ở trên chúng ta thấy được tần số đầu ra và PWM đầu ra đều phụ thuộc vào các giá trị thay đổi của R2. Khi giá trị của R2 thay đổi thì tần số và pwm cũng thay đổi theo. Như vậy muốn làm mạch thiết kế để điều chế xung thì phần từ điều khiển PWM chính là R2. Đến đây các bạn đã hình dung được ra nó.3 : Ví dụ 1 mạch đơn giản tham khảo!

Trong mạch đơn giản trên thì ta tính được các giá trị :+ Tần số lớn nhất là : f = 1/(ln2.C1.(R1+2R2)) = 1/0.693.10^-5.(1K+2.0 ) = 144,3 HZ+ Tần số nhỏ nhất là : f = 1/(0.693.10^-5.(1K + 2.100K) = 0.72 (HZ)Từ đó các bạn suy ra được thời gian của t1. Ta sẽ tính được độ rọng xung : PWM = t1/T (%)