PWM అంటే ఏమిటి, దాన్ని ఎలా కొలవాలి

సమస్యలను తొలగించడానికి మా పరికరాన్ని ప్రయత్నించండి





PWM అంటే పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్, ఇది వివిక్త IC, MCU లేదా ట్రాన్సిస్టరైజ్డ్ సర్క్యూట్ వంటి నిర్దిష్ట మూలం నుండి ఉత్పత్తి అయ్యే పల్స్ వెడల్పుల యొక్క వేరియబుల్ స్వభావాన్ని సూచిస్తుంది.

పిడబ్ల్యుఎం అంటే ఏమిటి

సరళంగా చెప్పాలంటే, PWM ప్రాసెస్ వేరే ఆన్ / ఆఫ్ టైమింగ్ నిష్పత్తులతో ఒక నిర్దిష్ట రేటు వద్ద సరఫరా వోల్టేజ్‌ను ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడం తప్ప మరొకటి కాదు, ఇక్కడ వోల్టేజ్ యొక్క స్విచ్ ఆన్ పొడవు ఎక్కువ, చిన్నది లేదా స్విచ్ ఆఫ్ పొడవుకు సమానంగా ఉండవచ్చు.



ఉదాహరణకు, ఒక పిడబ్ల్యుఎమ్ 2 సెకన్ల ఆన్ 1 సెకండ్ ఆఫ్, 1 సెకండ్ ఆన్ 2 సెకండ్ ఆఫ్ లేదా 1 సెకండ్ ఆన్, 1 సెకండ్ ఆఫ్ రేటుతో ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయడానికి స్థిరమైన వోల్టేజ్ కలిగి ఉండవచ్చు.

సరఫరా వోల్టేజ్ యొక్క ఈ ఆన్ / ఆఫ్ రేటు భిన్నంగా ఆప్టిమైజ్ అయినప్పుడు, వోల్టేజ్ ఒక పిడబ్ల్యుఎం లేదా పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేట్ అని మేము చెప్తాము.



దిగువ చూపిన విధంగా వోల్టేజ్ v / s టైమ్ గ్రాఫ్‌లో స్థిరమైన DC సంభావ్యత ఎలా కనబడుతుందనే దాని గురించి మీ అందరికీ ఇప్పటికే తెలిసి ఉండాలి:

పై చిత్రంలో మనం 9 వి స్థాయిలో సరళ రేఖను చూడవచ్చు, ఎందుకంటే ఇది సాధించబడుతుంది ఎందుకంటే సమయానికి సంబంధించి 9 వి స్థాయి మారదు మరియు అందువల్ల మనం సరళ రేఖకు సాక్ష్యమివ్వగలుగుతాము.

ఇప్పుడు ఈ 9V ప్రతి 1 సెకను తర్వాత ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయబడితే, పై గ్రాఫ్ ఇలా కనిపిస్తుంది:

ప్రతి 1 సెకను తర్వాత 9V లైన్ ఇకపై బ్లాకుల రూపంలో సరళ రేటర్ రేటర్ కాదని మనం స్పష్టంగా చూడవచ్చు, ఎందుకంటే 9V ప్రతి సెకను తర్వాత ప్రత్యామ్నాయంగా ఆన్ మరియు ఆఫ్ చేయబడుతుంది.

పై జాడలు దీర్ఘచతురస్ర బ్లాక్‌ల వలె కనిపిస్తాయి ఎందుకంటే 9V స్విచ్ ఆన్ మరియు ఆఫ్‌లో ఉన్నప్పుడు ఆపరేషన్లు తక్షణమే 9V ని సున్నా స్థాయికి మరియు తరువాత అకస్మాత్తుగా 9V స్థాయికి వెళ్లేలా చేస్తుంది, తద్వారా గ్రాఫ్‌లో దీర్ఘచతురస్రాకార ఆకారాలు ఏర్పడతాయి.

పై పరిస్థితి పల్సేటింగ్ వోల్టేజ్‌కు దారితీస్తుంది, వీటిని కొలవడానికి రెండు పారామితులు ఉన్నాయి: గరిష్ట వోల్టేజ్ మరియు సగటు వోల్టేజ్ లేదా RMS వోల్టేజ్.

పీక్ మరియు సగటు వోల్టేజ్

మొదటి చిత్రంలో పీక్ వోల్టేజ్ స్పష్టంగా 9 వి, మరియు సగటు వోల్టేజ్ కూడా 9 వి ఎందుకంటే వోల్టేజ్ ఎటువంటి విరామం లేకుండా స్థిరంగా ఉంటుంది.

అయితే రెండవ చిత్రంలో, వోల్టేజ్ 1 Hz రేటుతో (1 సెకను ON, 1 సెకండ్ OFF) ఆన్ / ఆఫ్ అయినప్పటికీ, శిఖరం ఇప్పటికీ 9V కి సమానంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ON పీరియడ్స్‌లో శిఖరం ఎల్లప్పుడూ 9V మార్కుకు చేరుకుంటుంది. కానీ ఇక్కడ సగటు వోల్టేజ్ 9 వి కాకుండా 4.5 వి కాదు, ఎందుకంటే వోల్టేజ్ యొక్క తయారీ మరియు విరామం 50% రేటుతో జరుగుతుంది.

పిడబ్ల్యుఎం చర్చలలో ఈ ఆన్ / ఆఫ్ రేటును పిడబ్ల్యుఎం యొక్క విధి చక్రం అంటారు, కాబట్టి పై సందర్భంలో ఇది 50% విధి చక్రం.

మీరు DC పరిధిలో డిజిటల్ మల్టీమీటర్‌తో PWM ను కొలిచినప్పుడు మీరు మీటర్‌లో సగటు విలువ పఠనాన్ని ఎల్లప్పుడూ పొందుతారు.

క్రొత్త అభిరుచి ఉన్నవారు తరచూ ఈ పఠనంతో గందరగోళం చెందుతారు మరియు దానిని గరిష్ట విలువగా తీసుకుంటారు, ఇది పూర్తిగా తప్పు.

PWM యొక్క గరిష్ట విలువ పైన వివరించినట్లుగా, సర్క్యూట్‌కు అందించే సరఫరా వోల్టేజ్‌కి సమానంగా ఉంటుంది, అయితే మీటర్‌పై సగటు అస్థిరత PWM ల యొక్క ON / OFF కాలాల సగటు అవుతుంది.

పిడబ్ల్యుఎమ్‌తో మోస్‌ఫెట్‌ను మార్చడం

కాబట్టి మీరు పిడబ్ల్యుఎమ్‌తో మోస్‌ఫెట్‌ను మార్చుకుని, గేట్ వోల్టేజ్ ఉన్నట్లు కనుగొంటే, ఉదాహరణకు 3 వి అని చెప్పండి, భయపడవద్దు, ఎందుకంటే ఇది మీటర్ సూచించిన సగటు వోల్టేజ్ కావచ్చు, గరిష్ట వోల్టేజ్ మీ సర్క్యూట్ సరఫరా కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది వోల్టేజ్.

అందువల్ల మోస్ఫెట్ ఈ గరిష్ట విలువల ద్వారా చక్కగా మరియు పూర్తిగా నిర్వహిస్తుందని and హించవచ్చు మరియు సగటు వోల్టేజ్ దాని ప్రసరణ వ్యవధిని మాత్రమే ప్రభావితం చేస్తుంది, పరికరం యొక్క మారే స్పెక్ కాదు.

మేము మునుపటి విభాగాలలో చర్చించినట్లుగా, ఒక PWM ప్రాథమికంగా పల్స్ వెడల్పుల యొక్క వైవిధ్యతను కలిగి ఉంటుంది, మరో మాటలో చెప్పాలంటే DC యొక్క ON మరియు OFF కాలాలు.

ఉదాహరణకు, మీరు PWM అవుట్‌పుట్‌ను ON సమయం కంటే 50% తక్కువ సమయం కావాలని అనుకుందాం.

మీరు ఎంపిక చేసిన సమయం 1/2 సెకన్లు అని అనుకుందాం, అప్పుడు OFF సమయం 1 సెకనుకు సమానం, ఇది 1/2 సెకండ్ ON మరియు 1 సెకండ్ OFF యొక్క విధి చక్రానికి దారి తీస్తుంది, ఈ క్రింది రేఖాచిత్రంలో చూడవచ్చు .

పిడబ్ల్యుఎం యొక్క డ్యూటీ సైకిల్‌ను విశ్లేషించడం

ఈ ఉదాహరణలో పిడబ్ల్యుఎంలు 9 వి గరిష్ట వోల్టేజ్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడ్డాయి, అయితే సగటు సమయం 3.15 వి వోల్టేజ్ ఆన్ సమయం నుండి పూర్తి పూర్తి ఆన్ / ఆఫ్ చక్రంలో కేవలం 35% మాత్రమే.

ఒక పూర్తి చక్రం కాల వ్యవధిని సూచిస్తుంది, ఇది ఇచ్చిన పల్స్ దాని పూర్తి సమయం మరియు ఒక ఆఫ్ సమయాన్ని పూర్తి చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

అదేవిధంగా ఈ క్రింది డేటాతో ఫ్రీక్వెన్సీ యొక్క పల్స్ వెడల్పును ఆప్టిమైజ్ చేయాలని అనుకోవచ్చు:

ఇక్కడ ON సమయం ఒక పూర్తి చక్రంలో OFF సమయం కంటే 65% పెరిగినట్లు చూడవచ్చు, కాబట్టి ఇక్కడ వోల్టేజ్ యొక్క సగటు విలువ 5.85V అవుతుంది.

పైన చర్చించిన సగటు వోల్టేజ్‌ను RMS లేదా వోల్టేజ్ యొక్క రూట్ మీన్ స్క్వేర్ విలువ అని కూడా పిలుస్తారు.

ఇవన్నీ దీర్ఘచతురస్రాకార లేదా చదరపు పప్పులు కాబట్టి, విధి చక్రం శాతాన్ని గరిష్ట వోల్టేజ్‌తో గుణించడం ద్వారా RMS ను లెక్కించవచ్చు.

సైనేవ్‌ను అనుకరించటానికి PWM ని ఆప్టిమైజ్ చేస్తుంది

అయినప్పటికీ, ఎసి పల్స్‌ను అనుకరించటానికి పిడబ్ల్యుఎం ఆప్టిమైజ్ చేయబడిన సందర్భాల్లో, ఆర్‌ఎంఎస్ కోసం లెక్క కొద్దిగా క్లిష్టంగా మారుతుంది.

కింది PWM యొక్క ఉదాహరణను తీసుకుందాం, ఇది దాని వెడల్పును వైవిధ్య వ్యాప్తికి లేదా సైనూసోయిడల్ ఎసి సిగ్నల్ స్థాయికి అనుగుణంగా మారుస్తుంది.

IC 555 ను ఎలా ఉపయోగించవచ్చో నేను వివరించిన నా మునుపటి కథనాల ద్వారా మీరు దీని గురించి మరింత తెలుసుకోవచ్చు సైన్ వేవ్ సమానమైన PWM అవుట్పుట్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది .

పై చిత్రంలో మనం చూడగలిగినట్లుగా, పప్పుల యొక్క వెడల్పు సైన్ వేవ్ యొక్క తక్షణ స్థాయికి సంబంధించి మారుతోంది. సైన్ వేవ్ శిఖరానికి చేరుకున్నప్పుడు, పల్స్ యొక్క సంబంధిత వెడల్పు విస్తృతంగా మారుతుంది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా ఉంటుంది.

SPWM ఉపయోగించి

సైన్ వేవ్ వోల్టేజ్ స్థాయి కాలంతో నిరంతరం మారుతున్నందున, పిడబ్ల్యుఎంలు దాని వెడల్పులను నిరంతరం మారుస్తూ కాలంతో మారుతున్నాయని ఇది సూచిస్తుంది. ఇటువంటి PWM ను SPWM లేదా సైనేవ్ పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ అని కూడా పిలుస్తారు.

అందువల్ల పై సందర్భంలో పప్పులు ఎప్పుడూ స్థిరంగా ఉండవు, వాటి వెడల్పులను కాలంతో భిన్నంగా మారుస్తాయి.

ఇది దాని RMS లేదా సగటు విలువ గణనను కొద్దిగా క్లిష్టంగా చేస్తుంది మరియు RMS ను సాధించడానికి మేము ఇక్కడ గరిష్ట వోల్టేజ్‌తో విధి చక్రం గుణించలేము.

RMS వ్యక్తీకరణను పొందటానికి వాస్తవ సూత్రం చాలా క్లిష్టంగా ఉన్నప్పటికీ, తగిన ఉత్పన్నాల తరువాత తుది అమలు వాస్తవానికి చాలా సులభం అవుతుంది.

PWM యొక్క RMS వోల్టేజ్‌ను లెక్కిస్తోంది

సైన్ వేవ్‌కు ప్రతిస్పందనగా విభిన్న PWM వోల్టేజ్ యొక్క RMS ను లెక్కించడానికి, గరిష్ట వోల్టేజ్‌తో 0.7 (స్థిరాంకం) గుణించడం ద్వారా పొందవచ్చు.

కాబట్టి 9V శిఖరం కోసం మనకు 9 x 0.7 = 6.3V లభిస్తుంది, అది RMS వోల్టేజ్ లేదా 9V శిఖరం యొక్క సగటు విలువ PWM ను ఒక సైన్ వేవ్‌ను అనుకరిస్తుంది.

ఎలక్ట్రానిక్ సర్క్యూట్లలో పిడబ్ల్యుఎం పాత్ర?

PWM భావన తప్పనిసరిగా సంబంధం కలిగి ఉందని మీరు కనుగొంటారు
ఇండక్టర్లను కలిగి ఉన్న సర్క్యూట్ నమూనాలు ముఖ్యంగా ఇన్వర్టర్లు వంటి బక్ బూస్ట్ టోపోలాజీలు, SMPS , MPPT, LED డ్రైవర్ సర్క్యూట్లు మొదలైనవి.

ఇండక్టర్ లేకుండా పిడబ్ల్యుఎం ఫీచర్ ఇచ్చిన సర్క్యూట్లో నిజమైన విలువ లేదా పాత్ర ఉండకపోవచ్చు, దీనికి కారణం, వివిధ పల్స్ వెడల్పును సమానమైన స్టెప్ అప్ (బూస్ట్) లేదా స్టెప్ అప్ (బక్డ్) కు సమానమైన మొత్తంగా మార్చగల ఇండక్టర్‌కు మాత్రమే స్వాభావిక లక్షణం ఉంది. వోల్టేజ్ లేదా కరెంట్, ఇది PWM టెక్నాలజీ యొక్క మొత్తం మరియు ఏకైక ఆలోచన అవుతుంది.

ఇండక్టర్లతో పిడబ్ల్యుఎం ఉపయోగించడం

వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ పరంగా పిడబ్ల్యుఎం ఇండక్టర్ అవుట్‌పుట్‌ను ఎలా ప్రభావితం చేస్తుందో అర్థం చేసుకోవడానికి, పల్సేటింగ్ వోల్టేజ్ ప్రభావంలో ఇండక్టర్ ఎలా ప్రవర్తిస్తుందో తెలుసుకోవడం మొదట ముఖ్యం.

నా మునుపటి పోస్ట్‌లలో ఒకదాని గురించి నేను వివరించాను బక్ బూస్ట్ సర్క్యూట్ ఎలా పనిచేస్తుంది , ఇండక్టర్ అవుట్‌పుట్‌ను కొలవడానికి పిడబ్ల్యుఎంలు లేదా విభిన్న పల్స్ వెడల్పు ఎలా ఉపయోగించవచ్చో చూపించడానికి ఇది ఒక మంచి ఉదాహరణ.

'ప్రకృతి' ద్వారా ఒక ప్రేరక ఎల్లప్పుడూ అకస్మాత్తుగా వోల్టేజ్ యొక్క అనువర్తనాన్ని వ్యతిరేకిస్తుందని మరియు దాని మూసివేసే స్పెక్స్‌లను బట్టి కొంత సమయం తర్వాత మాత్రమే ప్రయాణించడానికి అనుమతిస్తుంది అని అందరికీ తెలుసు, మరియు ఈ ప్రక్రియలో ఇది సమానమైన శక్తిని నిల్వ చేస్తుంది అది.

ఇప్పుడు పై ప్రక్రియలో వోల్టేజ్ అకస్మాత్తుగా ఆపివేయబడితే, అనువర్తిత వోల్టేజ్ యొక్క ఈ ఆకస్మిక అదృశ్యాన్ని తట్టుకోలేక, దానిలో నిల్వ చేసిన ప్రవాహాన్ని విడుదల చేయడం ద్వారా దాన్ని సమతుల్యం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

PWM కు ఇండక్టర్ యొక్క ప్రతిచర్య

అందువల్ల ఒక ప్రేరక కరెంట్‌ను నిల్వ చేయడం ద్వారా వోల్టేజ్ ఆన్ చేయడాన్ని వ్యతిరేకించటానికి ప్రయత్నిస్తుంది మరియు నిల్వ చేయబడిన శక్తిని తిరిగి వ్యవస్థలోకి 'తన్నడం' ద్వారా అకస్మాత్తుగా స్విచ్ ఆఫ్ వోల్టేజ్‌కు సమానంగా సమం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తుంది.

ఈ కిక్ బ్యాక్ ను ఇండక్టర్ యొక్క బ్యాక్ EMF అంటారు మరియు ఈ శక్తి యొక్క కంటెంట్ (వోల్టేజ్, కరెంట్) ఇండక్టర్ వైండింగ్ స్పెక్స్ మీద ఆధారపడి ఉంటుంది.

ప్రాథమికంగా మలుపుల సంఖ్య EMF సరఫరా వోల్టేజ్ కంటే వోల్టేజ్‌లో ఎక్కువగా ఉందా లేదా సరఫరా వోల్టేజ్ కంటే తక్కువగా ఉందా అని నిర్ణయిస్తుంది, మరియు వైర్ యొక్క మందం ఇండక్టర్ అందించగల ప్రస్తుత మొత్తాన్ని నిర్ణయిస్తుంది.

పై ప్రేరకానికి మరొక కోణం ఉంది, ఇది వోల్టేజ్ ఆన్ / ఆఫ్ కాలాల సమయం.

అక్కడే పిడబ్ల్యుఎం వాడకం కీలకంగా మారుతుంది.

మలుపుల సంఖ్య ఒక నిర్దిష్ట కోసం అవుట్పుట్ విలువలను ప్రాథమికంగా నిర్ణయిస్తున్నప్పటికీ, ఆప్టిమైజ్ చేసిన PWM పరిచయాన్ని ఒక ప్రేరకానికి ఆహారం ఇవ్వడం ద్వారా ఇవి కూడా కావలసిన విధంగా మారుతూ ఉంటాయి.

వేరియబుల్ పిడబ్ల్యుఎమ్ ద్వారా మనం వోల్టేజ్‌లను మరియు ప్రవాహాలను ఏదైనా కావలసిన రేటుకు ఉత్పత్తి చేయటానికి / మార్చడానికి ఒక ప్రేరకాన్ని బలవంతం చేయవచ్చు, గాని స్టెప్డ్ అప్ వోల్టేజ్ (తగ్గిన కరెంట్) లేదా స్టెప్ అప్ కరెంట్ (తగ్గిన వోల్టేజ్) లేదా దీనికి విరుద్ధంగా.

కొన్ని అనువర్తనాల్లో, ఒక LED కాంతిని మసకబారడం లేదా MCU టైమర్ సర్క్యూట్లలో కూడా ఒక PWM ఉపయోగించవచ్చు, ఇక్కడ అవుట్పుట్ వేర్వేరు స్విచ్ ఆన్ వద్ద వోల్టేజ్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయవచ్చు, ఒక లోడ్‌ను నియంత్రించడానికి ఆఫ్ కాలాలను మార్చండి దాని ఉద్దేశించిన పని లక్షణాలు.




మునుపటి: ఒపాంప్ ఉపయోగించి సింపుల్ అల్ట్రాసోనిక్ సౌండ్ సెన్సార్ అలారం సర్క్యూట్ తర్వాత: LM317 IC ని ఉపయోగించి సింపుల్ RGB LED కలర్ మిక్సర్ సర్క్యూట్