PWM ను స్విచింగ్ టెక్నిక్‌గా ఉపయోగించడం
పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ (పిడబ్ల్యుఎం) అనేది సాధారణంగా ఎలక్ట్రికల్ పరికరానికి డిసి శక్తిని నియంత్రించడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే సాంకేతికత, ఇది ఆధునిక ఎలక్ట్రానిక్ పవర్ స్విచ్‌ల ద్వారా ఆచరణాత్మకంగా తయారవుతుంది. అయితే ఇది ఎసి ఛాపర్స్‌లో కూడా తన స్థానాన్ని కనుగొంటుంది. లోడ్కు సరఫరా చేయబడిన కరెంట్ యొక్క సగటు విలువ దాని స్థితి యొక్క స్విచ్ స్థానం మరియు వ్యవధి ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. స్విచ్ యొక్క ఆన్ పీరియడ్ దాని ఆఫ్ పీరియడ్‌తో పోల్చితే, లోడ్ తులనాత్మకంగా అధిక శక్తిని పొందుతుంది. అందువలన పిడబ్ల్యుఎం మార్పిడి పౌన frequency పున్యం వేగంగా ఉండాలి.
ఎలక్ట్రిక్ స్టవ్‌లో నిమిషానికి చాలాసార్లు, దీపం మసకబారిన 120 హెర్ట్జ్, మోటారు డ్రైవ్ కోసం కొన్ని కిలోహెర్ట్జ్ (కెహెచ్‌జడ్) నుండి పదుల కిలోహెర్ట్జ్ వరకు మారడం జరుగుతుంది. ఆడియో యాంప్లిఫైయర్లు మరియు కంప్యూటర్ విద్యుత్ సరఫరా కోసం మారే పౌన frequency పున్యం పది నుండి వందల kHz వరకు ఉంటుంది. పల్స్ యొక్క కాలానికి ON సమయం యొక్క నిష్పత్తిని విధి చక్రం అంటారు. విధి చక్రం తక్కువగా ఉంటే, అది తక్కువ శక్తిని సూచిస్తుంది.
పరికరం యొక్క ఆఫ్ స్థితిలో ప్రవహించే కరెంట్ మొత్తం మరియు దాని OFF స్థితిలో అతి తక్కువ వోల్టేజ్ డ్రాప్ కారణంగా స్విచ్చింగ్ పరికరంలో విద్యుత్ నష్టం చాలా తక్కువ. డిజిటల్ నియంత్రణలు PWM టెక్నిక్‌ను కూడా ఉపయోగిస్తాయి. PWM కొన్ని కమ్యూనికేషన్ సిస్టమ్స్‌లో కూడా ఉపయోగించబడింది, ఇక్కడ కమ్యూనికేషన్ ఛానెల్ ద్వారా సమాచారాన్ని తెలియజేయడానికి దాని విధి చక్రం ఉపయోగించబడింది.
శక్తి బదిలీ నిరోధక మార్గాల ద్వారా పరిమితం అయినప్పుడు సాధారణంగా జరిగే నష్టాలు లేకుండా ఒక లోడ్కు పంపిణీ చేయబడిన మొత్తం శక్తిని సర్దుబాటు చేయడానికి PWM ను ఉపయోగించవచ్చు. లోపాలు విధి చక్రం, స్విచ్ ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు లోడ్ యొక్క లక్షణాల ద్వారా నిర్వచించబడిన పల్సేషన్లు. తగినంత అధిక స్విచ్చింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీతో మరియు, అవసరమైనప్పుడు, అదనపు నిష్క్రియాత్మక ఎలక్ట్రానిక్ ఫిల్టర్లను ఉపయోగించి పల్స్ రైలును సున్నితంగా చేయవచ్చు మరియు సగటు అనలాగ్ తరంగ రూపాన్ని తిరిగి పొందవచ్చు. సెమీకండక్టర్ స్విచ్‌లను ఉపయోగించి హై ఫ్రీక్వెన్సీ పిడబ్ల్యుఎం నియంత్రణ వ్యవస్థలను సులభంగా అమలు చేయవచ్చు.
ఇప్పటికే పైన చెప్పినట్లుగా, ఆన్ లేదా ఆఫ్ స్టేట్‌లో స్విచ్ ద్వారా శక్తి అంతా వెదజల్లుతుంది. ఏదేమైనా, ఆన్ మరియు ఆఫ్ స్టేట్స్ మధ్య పరివర్తన సమయంలో వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ రెండూ సున్నా కానివి మరియు అందువల్ల స్విచ్లలో గణనీయమైన శక్తి వెదజల్లుతుంది. అదృష్టవశాత్తూ, విలక్షణమైన లేదా ఆఫ్ సమయాలకు సంబంధించి పూర్తిగా ఆన్ మరియు పూర్తిగా ఆఫ్ మధ్య స్థితి యొక్క మార్పు చాలా వేగంగా ఉంటుంది (సాధారణంగా 100 నానోసెకన్ల కన్నా తక్కువ), కాబట్టి అధిక స్విచ్చింగ్ పౌన encies పున్యాలు ఉన్నప్పుడు కూడా పంపిణీ చేయబడిన శక్తితో పోలిస్తే సగటు విద్యుత్ వెదజల్లు చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఉపయోగిస్తారు.
లోడ్ చేయడానికి DC శక్తిని అందించడానికి PWM వాడకం
పారిశ్రామిక ప్రక్రియలో ఎక్కువ భాగం డ్రైవ్ యొక్క వేగానికి సంబంధించిన కొన్ని పారామితులపై అమలు చేయాల్సిన అవసరం ఉంది. అనేక పారిశ్రామిక అనువర్తనాల్లో ఉపయోగించే ఎలక్ట్రిక్ డ్రైవ్ వ్యవస్థలకు దాని నియంత్రణ సౌలభ్యం కారణంగా అధిక పనితీరు, విశ్వసనీయత, వేరియబుల్ వేగం అవసరం. ది DC మోటార్ యొక్క వేగ నియంత్రణ అనువర్తనాల్లో ఖచ్చితత్వం మరియు రక్షణ సారాంశం. మోటారు స్పీడ్ కంట్రోలర్ యొక్క ఉద్దేశ్యం ఏమిటంటే అవసరమైన వేగాన్ని సూచించే సిగ్నల్ తీసుకోవడం మరియు ఆ వేగంతో మోటారును నడపడం.
పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్ (పిడబ్ల్యుఎం), ఇది మోటారు నియంత్రణకు వర్తిస్తుంది, ఇది నిరంతరం మారుతూ ఉండే (అనలాగ్) సిగ్నల్ కాకుండా పప్పుల వరుస ద్వారా శక్తిని అందించే మార్గం. పల్స్ వెడల్పును పెంచడం లేదా తగ్గించడం ద్వారా, నియంత్రిక మోటారు షాఫ్ట్కు శక్తి ప్రవాహాన్ని నియంత్రిస్తుంది. మోటారు యొక్క స్వంత ఇండక్టెన్స్ వడపోత వలె పనిచేస్తుంది, “ఆన్” చక్రంలో శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది, అయితే ఇన్పుట్ లేదా రిఫరెన్స్ సిగ్నల్‌కు అనుగుణంగా రేటుతో విడుదల చేస్తుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, శక్తి లోడ్‌లోకి మారడం అంతగా మారే ఫ్రీక్వెన్సీ కాదు, రిఫరెన్స్ ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద.
వేగాన్ని నియంత్రించడానికి సర్క్యూట్ ఉపయోగించబడుతుంది DC మోటార్ PWM సాంకేతికతను ఉపయోగించడం ద్వారా. సిరీస్ వేరియబుల్ స్పీడ్ DC మోటార్ కంట్రోలర్ 12V మోటారు వేగం DC12 వోల్ట్‌ను నియంత్రించడానికి 555 టైమర్ IC ని PWM పల్స్ జనరేటర్‌గా ఉపయోగిస్తుంది. టైమర్ సర్క్యూట్లను తయారు చేయడానికి ఉపయోగించే ప్రసిద్ధ టైమర్ చిప్ IC 555. దీనిని 1972 లో సిగ్నెటిక్స్ ప్రవేశపెట్టింది. లోపల మూడు 5 కె రెసిస్టర్లు ఉన్నందున దీనిని 555 అని పిలుస్తారు. ఐసిలో రెండు కంపారిటర్లు, రెసిస్టర్ చైన్, ఫ్లిప్ ఫ్లాప్ మరియు అవుట్పుట్ స్టేజ్ ఉంటాయి. ఇది 3 ప్రాథమిక రీతుల్లో పనిచేస్తుంది- అస్టేబుల్, మోనోస్టేబుల్ (ఇక్కడ ఇది ఒక షాట్ పల్స్ జెనరేటర్ మరియు బిస్టేబుల్ మోడ్‌లో పనిచేస్తుంది. అనగా, ఇది ప్రేరేపించబడినప్పుడు టైమింగ్ రెసిస్టర్ మరియు కెపాసిటర్ యొక్క విలువల ఆధారంగా అవుట్పుట్ కొంత కాలం వరకు వెళుతుంది. ఆస్టేబుల్ మోడ్ (AMV), IC ఉచిత రన్నింగ్ మల్టీవైబ్రేటర్‌గా పనిచేస్తుంది.పల్సేటింగ్ అవుట్‌పుట్‌ను ఓసిలేటర్‌గా ఇవ్వడానికి అవుట్పుట్ అధికంగా మరియు తక్కువగా మారుతుంది.స్మిట్ ట్రిగ్గర్ అని కూడా పిలువబడే బిస్టేబుల్ మోడ్‌లో, IC అధికంగా ఫ్లిప్-ఫ్లాప్‌గా పనిచేస్తుంది లేదా ప్రతి ట్రిగ్గర్లో తక్కువ అవుట్పుట్ మరియు రీసెట్ చేయండి.
ఈ సర్క్యూట్లో, IRF540 MOSFET ఉపయోగించబడుతుంది. ఇది N- ఛానల్ మెరుగుదల MOSFET. ఇది ఒక అధునాతన శక్తి మోస్ఫెట్ రూపకల్పన, పరీక్షించబడింది మరియు బ్రేక్డౌన్ హిమసంపాత మోడ్‌లో నిర్దిష్ట స్థాయి శక్తిని తట్టుకోగలదని హామీ ఇస్తుంది. స్విచింగ్ రెగ్యులేటర్లు, స్విచ్చింగ్ కన్వర్టర్లు, మోటారు డ్రైవర్లు, రిలే డ్రైవర్లు మరియు అధిక శక్తి మరియు తక్కువ గేట్ డ్రైవ్ శక్తి అవసరమయ్యే హై పవర్ బైపోలార్ స్విచింగ్ ట్రాన్సిస్టర్‌ల కోసం డ్రైవర్లు వంటి అనువర్తనాల కోసం ఈ పవర్ మోస్‌ఫెట్స్ రూపొందించబడ్డాయి. ఈ రకాలను ఇంటిగ్రేటెడ్ సర్క్యూట్ల నుండి నేరుగా ఆపరేట్ చేయవచ్చు. ఈ సర్క్యూట్ యొక్క వర్కింగ్ వోల్టేజ్ నడిచే DC మోటర్ యొక్క అవసరాలకు అనుగుణంగా సర్దుబాటు చేయవచ్చు. ఈ సర్క్యూట్ 5-18VDC నుండి పనిచేయగలదు.
సర్క్యూట్ పైన అనగా. పిసిడబ్ల్యుఎం ద్వారా డిసి మోటార్ స్పీడ్ కంట్రోల్ టెక్నిక్ విధి చక్రంలో మారుతుంది, అది మోటారు వేగాన్ని నియంత్రిస్తుంది. ఐసి 555 అస్టేబుల్ మోడ్ ఫ్రీ రన్నింగ్ మల్టీ వైబ్రేటర్‌లో కనెక్ట్ చేయబడింది. సర్క్యూట్లో పొటెన్షియోమీటర్ మరియు రెండు డయోడ్ల అమరిక ఉంటుంది, ఇది విధి చక్రం మార్చడానికి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీని స్థిరంగా ఉంచడానికి ఉపయోగిస్తారు. వేరియబుల్ రెసిస్టర్ లేదా పొటెన్టోమీటర్ యొక్క నిరోధకత వైవిధ్యంగా ఉన్నందున, మోస్‌ఫెట్‌కు వర్తించే పప్పుల యొక్క విధి చక్రం మారుతూ ఉంటుంది మరియు తదనుగుణంగా మోటారుకు DC శక్తి మారుతుంది మరియు విధి చక్రం పెరిగేకొద్దీ దాని వేగం పెరుగుతుంది.
లోడ్ చేయడానికి AC శక్తిని అందించడానికి PWM వాడకం
ఆధునిక సెమీకండక్టర్ స్విచ్‌లు MOSFET లు లేదా ఇన్సులేటెడ్-గేట్ బైపోలార్ ట్రాన్సిస్టర్లు (IGBT లు) చాలా ఆదర్శ భాగాలు. అందువలన అధిక సామర్థ్య నియంత్రికలను నిర్మించవచ్చు. ఎసి మోటార్లు నియంత్రించడానికి ఉపయోగించే ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు 98% కంటే మెరుగైన సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటాయి. తక్కువ అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ స్థాయిల కారణంగా స్విచింగ్ విద్యుత్ సరఫరా తక్కువ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది (తరచుగా మైక్రోప్రాసెసర్‌లకు 2 V కన్నా తక్కువ అవసరం) కానీ ఇంకా 70-80% కంటే ఎక్కువ సామర్థ్యాన్ని సాధించవచ్చు.
AC కోసం ఈ రకమైన నియంత్రణ శక్తి తెలిసిన ఆలస్యం ఫైరింగ్ యాంగిల్ పద్ధతి. ఇది తక్కువ ధర మరియు తక్కువ శబ్దాన్ని అభివృద్ధి చేసే నిజమైన PWM నియంత్రణతో పోలిస్తే చాలా విద్యుత్ శబ్దం మరియు హార్మోనిక్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది.
పారిశ్రామిక తాపన, లైటింగ్ నియంత్రణ, సాఫ్ట్ స్టార్ట్ ఇండక్షన్ మోటార్లు మరియు అభిమానులు మరియు పంపుల కోసం స్పీడ్ కంట్రోలర్లు వంటి అనేక అనువర్తనాల్లో స్థిర ఎసి సోర్స్ నుండి వేరియబుల్ ఎసి వోల్టేజ్ అవసరం. రెగ్యులేటర్ల దశ కోణ నియంత్రణ ఈ అవసరాలకు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడింది. ఇది సరళత మరియు పెద్ద మొత్తంలో శక్తిని ఆర్థికంగా నియంత్రించే సామర్థ్యం వంటి కొన్ని ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది. ఏదేమైనా, ఆలస్యం ఫైరింగ్ కోణం లోడ్ కరెంట్‌లో నిలిపివేత మరియు సమృద్ధిగా ఉండే హార్మోనిక్‌లకు కారణమవుతుంది మరియు ఫైరింగ్ కోణం పెరిగినప్పుడు ఎసి వైపు లాగింగ్ పవర్ కారకం సంభవిస్తుంది.
పిడబ్ల్యుఎం ఎసి ఛాపర్‌ను ఉపయోగించడం ద్వారా ఈ సమస్యలను మెరుగుపరచవచ్చు. ఈ పిడబ్ల్యుఎం ఎసి ఛాపర్ దగ్గర ఐక్యత శక్తి కారకంతో సైనూసోయిడల్ ఇన్పుట్ కరెంట్ వంటి అనేక ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది. అయితే, వడపోత పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి మరియు అవుట్పుట్ రెగ్యులేటర్ యొక్క నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి స్విచ్చింగ్ ఫ్రీక్వెన్సీని పెంచాలి. ఇది అధిక మార్పిడి నష్టానికి కారణమవుతుంది. మరొక సమస్య ఫ్రీవీలింగ్ స్విచ్ S2 తో బదిలీ స్విచ్ S1 మధ్య మార్పిడి. రెండు స్విచ్‌లు ఒకే సమయంలో (షార్ట్ సర్క్యూట్) ఆన్ చేయబడితే ఇది ప్రస్తుత స్పైక్‌కు కారణమవుతుంది మరియు రెండు స్విచ్‌లు ఆపివేయబడితే వోల్టేజ్ స్పైక్ (ఫ్రీవీలింగ్ మార్గం లేదు). ఈ సమస్యలను నివారించడానికి, RC స్నబ్బర్ ఉపయోగించబడింది. అయినప్పటికీ, ఇది సర్క్యూట్లో విద్యుత్ నష్టాన్ని పెంచుతుంది మరియు అధిక-శక్తి అనువర్తనాలకు కష్టం, ఖరీదైనది, స్థూలమైనది మరియు అసమర్థమైనది. జీరో కరెంట్ వోల్టేజ్ స్విచింగ్ (ZCS-ZVS) ఉన్న AC ఛాపర్ ప్రతిపాదించబడింది. దీని అవుట్పుట్ వోల్టేజ్ రెగ్యులేటర్ PWM సిగ్నల్ ద్వారా నియంత్రించబడే స్విచ్చింగ్-ఆఫ్ సమయాన్ని మార్చాలి. అందువల్ల, మృదువైన మార్పిడిని సాధించడానికి ఫ్రీక్వెన్సీ నియంత్రణను ఉపయోగించడం అవసరం మరియు సాధారణ నియంత్రణ వ్యవస్థలు స్విచ్చింగ్-ఆన్ సమయాన్ని ఉత్పత్తి చేసే PWM పద్ధతులను ఉపయోగిస్తాయి. ఈ సాంకేతికత సిగ్మా-డెల్టా మాడ్యులేషన్‌తో సాధారణ నియంత్రణ వంటి ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది మరియు ఇన్పుట్ కరెంట్‌ను కొనసాగిస్తుంది. ప్రతిపాదిత సర్క్యూట్ కాన్ఫిగరేషన్ మరియు పిడబ్ల్యుఎం తరిగిన నమూనాల లక్షణాలు క్రింద ఇవ్వబడ్డాయి.
