Xung PWM Là Gì? Giải Thích Nguyên Lý điều Khiển Pwm

Các thiết bị như bộ chuyển đổi, máy biến tần hay bộ điều khiển tốc độ thường có một điểm chung là có nhiều công tắc điện tử ở bên trong. Thực chất, những công tắc này chính là các thiết bị điện tử công suất MOSFET, IGBT, TRIAC. Để có thể điều khiển được những công tắc điện này, người dùng sẽ cần sử dụng một thiết bị gọi là tín hiệu PWM. Đó là lí do bài viết hôm nay maynenkhikhongdau.net sẽ cùng với bạn đọc tìm hiểu xem thiết bị PWM là gì? PWM hoạt động dựa trên nguyên lý điều khiển nào? 

Mục Lục

• PWM là gì?
• Giải thích nguyên lý điều khiển PWM
• Cách điều chế độ rộng xung
  • Điều chế độ rộng xung đơn
  • Điều chế độ rộng xung tiêm hài bậc ba
  • Điều chế nhiều xung độ rộng
  • Điều chế độ rộng xung hình sin
  • Điều chế độ rộng xung dải trễ
  • Điều chế độ rộng xung vector không gian
• Tại sao chúng ta cần có Điều chế độ rộng xung?

PWM là gì?

PWM là một loại tín hiệu được tạo ra từ bộ định thời 555 hoặc một vi mạch kỹ thuật số như vi điều khiển. Do đó, sẽ có một nhóm những xung ở dạng một sóng vuông Open sau khi vi mạch tạo ra tín hiệu. Vậy nghĩa là, sóng hoàn toàn có thể cao hoặc thấp ở bất kỳ thời gian nào . Sau đây là một ví dụ đơn cử : xét 1 tín hiệu 5V PWM, trong trường hợp này, tín hiệu PWM hoàn toàn có thể ở mức mặt đất 0V ( thấp ) hoặc 5V ( cao ). Khi tín hiệu duy trì được khoảng chừng thời hạn ở mức cao thì nó được gọi là “ đúng giờ ”. Ngược lại, nếu tín hiệu duy trì ở mức thấp, nó sẽ được gọi là “ thời hạn tắt ” .

Điều chế độ rộng xung PWM là gì? Chế tạo PWM chính là việc điều khiển những dòng điện tiện lợi, cho phép chúng ta kiểm soát sản lượng nhiệt của máy sưởi, tốc độ của động cơ hoặc hơn thế nữa một cách êm ái (thường là êm hơn) và tiết kiệm năng lượng. Các ứng dụng hiện có cho PWM bao gồm:                 

Bạn đang đọc: Xung PWM là gì? Giải thích nguyên lý điều khiển pwm

• Bộ điều khiển quạt tản nhiệt đổi khác vận tốc .
• Hệ thống truyền động máy nén VRF HVAC .
• Mạch truyền động động cơ xe hybrid và điện .
• Bộ kiểm soát và điều chỉnh độ sáng của đèn LED .

Bẳng cách cắt giảm lượng điện năng của của một số ít thiết bị sử dụng động cơ như tủ lạnh biến tần ( inverter ), máy điều hòa không khí biến tần, máy giặt biến tần … Độ rộng xung đã đổi khác quốc tế. Ví dụ : Máy điều hòa không khí biến tần hoàn toàn có thể giúp tiết kiệm ngân sách và chi phí được 50% nguồn năng lượng so với máy điều điều hòa thường thì . Ngày nay, khi một thiết bị được quảng cáo là có máy nén khí vận tốc biến hóa hoặc quạt vận tốc biến hóa ( mà không gồm có hai hoặc ba vận tốc quạt ) thì sẽ có năng lực đáng kể là nó đang sử dụng PWM.

Giải thích nguyên lý điều khiển PWM

Thông qua việc tạo ra xung dòng điện một chiều và biến hóa khoảng chừng thời hạn mỗi xung ở lại trạng thái “ bật ” nhằm mục đích trấn áp được lượng điện chạy đến những thiết bị khác ví dụ như đèn LED. Vì PWM là bộ vi kỹ thuật số nên sẽ có 2 trạng thái bật / tắt ( tương ứng với 1 và 0 trong thuật toán nhị phân và tương thích với những ai hay sử dụng bộ vi điều khiển ) . Đèn LED sẽ càng sáng khi xung được bật càng lâu. Ngoài ra, nó cũng sẽ không tự tắt do khoảng chừng thời hạn giữa những xung quá ngắn. Hoặc nói theo một cách khác thì nguồn điện của đèn LED bật và tắt hàng nghìn lần mỗi giây, vận tốc này nhanh đến mức đèn LED thật sự vẫn sáng mà không nhấp nháy. Hiện tượng này được gọi là mờ PWM, mạch như vậy được gọi là mạch kiểm soát và điều chỉnh độ sáng LED PWM. Thời gian xung bật sẽ nhờ vào vào chu kỳ luân hồi thao tác của bộ nguồn PWM. Nếu chu kỳ luân hồi thao tác của bộ nguồn là 70 % thì xung cũng sẽ bật trong khoảng chừng 70 % thời hạn và đồng thời cũng tắt trong 30 % thời hạn. Chu kỳ thực thi trách nhiệm tương quan đến thời hạn mà nó được bật . Độ sáng của đèn LED phải có mức độ gần sát với 70 %. Vì hiệu suất của đèn LED đổi khác theo lượng dòng điện được cung ứng, nên mối đối sánh tương quan giữa độ sáng và chu kỳ luân hồi trách nhiệm cũng không tuyến tính 100 % . Toàn bộ tín hiệu sẽ trở nên phẳng phiu, không dịch chuyển nếu chu kỳ luân hồi trách nhiệm là 0 % ( khi chu kỳ luân hồi quay trở lại 0 % nghĩa là nguồn bị tắt ). Đèn LED sẽ không hoạt động giải trí trong trạng thái như vậy . Nguyên nhân chính khiến những mạch PWM hoạt động giải trí rất hiệu suất cao là chúng không nỗ lực hạn chế một phần dòng điện sử dụng điện trở .

Cách điều chế độ rộng xung

Đây là cách kiểm soát và điều chỉnh điện áp ra tải hay còn được gọi là giải pháp điều chế dựa trên sự đổi khác độ rộng của chuỗi xung vuông, khiến cho điện áp đầu ra có sự biến hóa . Để điều chế độ rộng xung, người ta đã nghiên cứu và điều tra ra 6 cách như sau :

Điều chế độ rộng xung đơn

Đây là chiêu thức điều chế dùng cho mạch điện 1 pha. Thông qua việc biến hóa độ rộng xung để điều khiển thời hạn hoặc tín hiệu cổng của bóng bán dẫn để điều khiển điện áp đầu ra của biến tần . Thời gian hoạt động giải trí của bóng bán dẫn chắc như đinh sẽ được biến hóa bằng cách biến hóa độ rộng của tín hiệu chuyển phát nhanh. Chúng ta cũng hoàn toàn có thể đổi khác điện áp đầu ra của biến tần khi đổi khác thời hạn của bóng bán dẫn. Vì vậy, độ rộng của điện áp đầu ra sẽ nhận được là d nếu độ rộng xung của cổng mà tất cả chúng ta nhận được như một đầu ra hoặc bộ so sánh sau khi điều chế độ rộng xung .

Xem thêm: Top 6 phụ kiện cho máy đọc sách Kindle mà bạn phải có

Điều chế độ rộng xung tiêm hài bậc ba

Đối với đường dây so với tải ba pha có điểm trung tính thuộc loại dấu phẩy động và những điện áp pha thì điện áp hài thứ 3 sẽ không có trên những khu vực này. Vì vậy nó cũng sẽ không gây ra bất kể biến dạng nào trên điện áp pha. tất cả chúng ta có nhận được sự ngày càng tăng biên độ ở dạng sóng điện áp đầu ra bằng cách thêm tín hiệu hài thứ ba trong tín hiệu tham chiếu hình sin tần số thấp .

Điều chế nhiều xung độ rộng

Là việc điều chế xung độ rộng của điệp áp đầu ra, gồm có nhiều số lượng xung trên một nửa chu kỳ luân hồi. Các xung được đổi khác theo tín hiệu sóng mang. Tần số của sóng được sử dụng trong chính sách rộng xung đơn nhỏ hơn tần số của sóng tam giác và nó cũng quyết định hành động số lượng tín hiệu gating trên nửa chu kỳ luân hồi . Hàm lượng sóng hài hoàn toàn có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng nhiều xung. Số xung trên một nửa chu kỳ luân hồi được quyết định hành động bởi tần số. Còn chỉ số điều chế sẽ trấn áp điện áp đầu ra .

Điều chế độ rộng xung hình sin

Đây là giải pháp điều chế độ rộng xung được sử ứng dụng thoáng đãng trong sản xuất công nghiệp. Độ rộng xung hình shin chỉ ra rằng : việc tạo ra những đầu ra của chính sách rộng xung với những đường sóng hình sin làm tín hiệu điều chế . Chúng ta cũng hoàn toàn có thể thu được thời hạn chuyển mạch của tín hiệu PWM bằng cách so sánh sóng hình shin tham chiếu với sóng tam giác có tần số cao. Bằng cách biến hóa chỉ số điều chế, giá trị RMS của điện áp đầu ra cũng sẽ được đổi khác. Hoặc sử dụng một bộ lọc, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thuận tiện vô hiệu những sóng hài bậc cao .

Điều chế độ rộng xung dải trễ

Đầu ra được tự do giao động trong dải lỗi được xác lập trước trong kỹ thuật này được gọi là dải trễ. Tần số chuyển mạch của những thiết bị nguồn sẽ đổi khác tùy thuộc vào cường độ và tần số của tín hiệu tham chiếu. Ưu điểm có ích nhất của sơ đồ rộng xung này chính là năng lực phân phối nhanh gọn quá độ dòng và tải .

Điều chế độ rộng xung vector không gian

Chính là một thuật toán để điều khiển chính sách rộng xung ( PWM ). Chế độ này được sử dụng để tạo ra những dạng sóng dòng điện xoay chiều ( AC ). Phổ biến nhất là điều khiển động cơ được cấp nguồn xoay chiều 3 pha ở nhiều vận tốc khác nhau. Vì thế đây cũng là giải pháp điều chế vecto cung ứng dòng điện hoặc điện áp đầu ra tối ưu .

Tại sao chúng ta cần có Điều chế độ rộng xung?

Khi nắm được sự khác nhau giữa tín hiệu xung và tín hiệu liên tục là gì lúc đó tất cả chúng ta sẽ hiểu được sự thiết yếu của việc điều chế độ rộng xung . Như trong hình minh họa, một tín hiệu DC xung và một tín hiệu DC liên tục được bộc lộ. Hai tín hiệu này đều có chung một giá trị đỉnh là 12V. Chu kỳ thao tác của tín hiệu xung là 50 %. Nếu như giờ đây tất cả chúng ta liên kết một tải với nguồn DC liên tục thì tải sẽ nhận được không thiếu 12V, nhưng khi liên kết tải đó với nguồn DC liên tục thì tải nhận được không thiếu chỉ vỏn vẹn 6V . Vì giá trị trung bình của xung DC chỉ gồm 6V ở chu kỳ luân hồi thao tác 50 %. Nên nếu giờ đây tất cả chúng ta giảm chu kỳ luân hồi trách nhiệm xuống 25 % thì giá trị trung bình của xung sẽ là 3V. Qua ví dụ trên, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể thấy rõ giá trị trung bình của tín hiệu xung luôn nhờ vào vào chu kỳ luân hồi hoạt động giải trí .

Để động cơ của thiết bị chỉ tiêu thụ nhiều điện năng cần thiết mà không gây ra những hậu quả như: đốt cháy dòng điện, không sử dụng dưới dạng nhiệt. Trước đây, giải pháp thay thế cũ hơn là sử dụng mạch bóng bán dẫn, đơn giản bằng cách thay đổi điện trở của nó để có thể thay đổi  dòng điện đi qua. 

Xem thêm: Phụ kiện máy đo huyết áp

Quy tắc hiệu suất tương tự như vận dụng cho điện trở này cũng được vận dụng cho bóng bán dẫn – nguồn năng lượng thường bị tiêu tốn lãng phí bởi điện trở của chúng thường bị đốt cháy một phần dưới dạng nhiệt, nên có phương pháp hoạt động giải trí khá giống với máy sưởi . Nhưng may thay, những mạch trên vẫn chưa phải là mạch chính thống, những thiết bị như : tủ lạnh, máy điều hòa không khí thì luôn hoạt động giải trí với một vận tốc tối ta, điều này không chỉ gây tiêu tốn lãng phí nhiều điện năng do bật / tắt tiếp tục mà còn tạo ra tiếng ồn . Chúng ta vừa cùng nhau khám phá những triết lý xoay quanh chủ đề PWM là gì ? PWM có nguyên lý điều khiển như thế nào ? Hy vọng rằng những kỹ năng và kiến thức mà maynenkhikhongdau.net vừa cung ứng, sẽ giúp cho bạn đọc .