पूर्वी, पॉवर डिव्हाइसेससाठी, ते स्टेप-डाउन (किंवा स्टेप-अप, किंवा मल्टी-वाइंडिंग) ट्रान्सफॉर्मर, डायोड ब्रिज आणि रिपल्स सुरळीत करण्यासाठी फिल्टरसह सर्किट वापरत. स्थिरीकरणासाठी, पॅरामेट्रिक किंवा इंटिग्रेटेड स्टॅबिलायझर्सचा वापर करून रेखीय सर्किट्स वापरली गेली. मुख्य गैरसोय म्हणजे कमी कार्यक्षमता आणि शक्तिशाली वीज पुरवठ्याचे मोठे वजन आणि परिमाण.
सर्व आधुनिक घरगुती विद्युत उपकरणे स्विचिंग पॉवर सप्लाय वापरतात (यूपीएस, आयपीएस - समान गोष्ट). यापैकी बहुतेक वीज पुरवठा मुख्य नियंत्रण घटक म्हणून PWM कंट्रोलर वापरतात. या लेखात आपण त्याची रचना आणि उद्देश पाहू.
व्याख्या आणि मुख्य फायदे
PWM कंट्रोलर हे असे उपकरण आहे ज्यामध्ये पॉवर स्विच नियंत्रित करण्यासाठी अनेक सर्किट सोल्यूशन्स असतात. या प्रकरणात, वर्तमान किंवा व्होल्टेजसाठी फीडबॅक सर्किट्सद्वारे प्राप्त झालेल्या माहितीच्या आधारावर नियंत्रण होते - आउटपुट पॅरामीटर्स स्थिर करण्यासाठी हे आवश्यक आहे.
कधीकधी PWM पल्स जनरेटरना PWM नियंत्रक म्हणतात, परंतु त्यांच्याकडे फीडबॅक सर्किट्स कनेक्ट करण्याची क्षमता नसते आणि ते डिव्हाइसेसना स्थिर उर्जा प्रदान करण्यापेक्षा व्होल्टेज नियामकांसाठी अधिक योग्य असतात. तथापि, साहित्य आणि इंटरनेट पोर्टल्समध्ये आपल्याला "PWM कंट्रोलर, NE555 वर" किंवा "... Arduino वर" सारखी नावे आढळू शकतात - हे वरील कारणांसाठी पूर्णपणे सत्य नाही, ते केवळ आउटपुट पॅरामीटर्सचे नियमन करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात, परंतु त्यांना स्थिर करण्यासाठी नाही.
"पीडब्ल्यूएम" हे संक्षेप म्हणजे पल्स-रुंदी मॉड्यूलेशन - आउटपुट व्होल्टेजमुळे नव्हे तर पल्स रुंदी बदलून सिग्नलचे मॉड्यूलेशन करण्याची ही एक पद्धत आहे. परिणामी, C- किंवा LC-सर्किट वापरून डाळी एकत्र करून, दुसऱ्या शब्दांत, स्मूथिंग करून सिम्युलेटेड सिग्नल तयार होतो.
निष्कर्ष: PWM कंट्रोलर हे एक उपकरण आहे जे PWM सिग्नल नियंत्रित करते.
मुख्य वैशिष्ट्ये
PWM सिग्नलसाठी, दोन मुख्य वैशिष्ट्ये ओळखली जाऊ शकतात:
1. पल्स वारंवारता - कनवर्टरची ऑपरेटिंग वारंवारता यावर अवलंबून असते. ठराविक फ्रिक्वेन्सी 20 kHz पेक्षा जास्त असते, खरं तर 40-100 kHz.
2. कर्तव्य घटक आणि कर्तव्य चक्र. हे दोन समीप परिमाण आहेत जे समान गोष्ट दर्शवतात. ड्युटी सायकल S अक्षराने आणि ड्युटी सायकल D ने दर्शविले जाऊ शकते.
जेथे T सिग्नल कालावधी आहे,
कंट्रोलर आउटपुटवर जेव्हा कंट्रोल सिग्नल व्युत्पन्न केला जातो तेव्हापासूनच्या कालावधीचा भाग नेहमी 1 पेक्षा कमी असतो. कर्तव्य चक्र नेहमी 1 पेक्षा जास्त असते. 100 kHz च्या वारंवारतेवर, सिग्नल कालावधी 10 μs असतो आणि स्विच आहे 2.5 μs साठी उघडा, नंतर कर्तव्य चक्र 0.25 आहे, टक्केवारी म्हणून - 25 %, आणि कर्तव्य चक्र 4 आहे.
व्यवस्थापित केलेल्या कीच्या संख्येचे अंतर्गत डिझाइन आणि हेतू विचारात घेणे देखील महत्त्वाचे आहे.
रेखीय नुकसान योजनांमधून फरक
आधीच नमूद केल्याप्रमाणे, रेखीय सर्किट्सवरील फायदा म्हणजे उच्च कार्यक्षमता (80 पेक्षा जास्त आणि सध्या 90%). हे खालील कारणांमुळे आहे:
समजा डायोड ब्रिज नंतर स्मूथ व्होल्टेज 15V आहे, लोड करंट 1A आहे. आपल्याला स्थिर 12V वीज पुरवठा मिळणे आवश्यक आहे. खरेतर, रेखीय स्टॅबिलायझर हा एक प्रतिरोध आहे जो इनपुट व्होल्टेजच्या मूल्यानुसार नाममात्र आउटपुट मिळविण्यासाठी त्याचे मूल्य बदलतो - जेव्हा इनपुट बदलते (युनिट्स आणि दहापट व्होल्ट) लहान विचलनांसह (व्होल्टचे अपूर्णांक).
ज्ञात आहे की, जेव्हा विद्युत प्रवाह त्यांच्यामधून वाहतो तेव्हा प्रतिरोधक थर्मल ऊर्जा सोडतात. समान प्रक्रिया रेखीय स्टेबिलायझर्सवर होते. वाटप केलेली शक्ती समान असेल:
प्लॉस=(Uin-Uout)*I
विचारात घेतलेल्या उदाहरणात लोड करंट 1A आहे, इनपुट व्होल्टेज 15V आहे आणि आउटपुट व्होल्टेज 12V आहे, आम्ही रेखीय स्टॅबिलायझरचे नुकसान आणि कार्यक्षमता मोजू (KRENK किंवा L7812 टाइप करा):
प्लॉस=(15V-12V)*1A = 3V*1A = 3W
मग कार्यक्षमता आहे:
n=Puseful/Pconsumed
n=((12V*1A)/(15V*1A))*100%=(12W/15W)*100%=80%
PWM चे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे पॉवर एलिमेंट, तो MOSFET असू द्या, एकतर पूर्णपणे उघडा किंवा पूर्णपणे बंद आहे आणि त्यातून कोणताही विद्युत प्रवाह वाहत नाही. म्हणून, कार्यक्षमतेचे नुकसान केवळ चालकता नुकसानामुळे होते
आणि स्विचिंग नुकसान. हा स्वतंत्र लेखाचा विषय आहे, म्हणून आम्ही या विषयावर लक्ष देणार नाही. तसेच, वीज पुरवठा तोटा होतो (इनपुट आणि आउटपुट, जर वीज पुरवठा नेटवर्क-चालित असेल तर), तसेच कंडक्टर, निष्क्रिय फिल्टर घटक इ.
सामान्य रचना
अमूर्त PWM कंट्रोलरच्या सामान्य संरचनेचा विचार करूया. मी "अमूर्त" हा शब्द वापरला आहे कारण, सर्वसाधारणपणे, ते सर्व समान आहेत, परंतु त्यांची कार्यक्षमता अद्याप विशिष्ट मर्यादेत भिन्न असू शकते आणि त्यानुसार रचना आणि निष्कर्ष भिन्न असतील.
PWM कंट्रोलरच्या आत, इतर कोणत्याही IC प्रमाणे, एक अर्धसंवाहक क्रिस्टल आहे ज्यावर एक जटिल सर्किट स्थित आहे. कंट्रोलरमध्ये खालील फंक्शनल युनिट्स समाविष्ट आहेत:
1. पल्स जनरेटर.
2. संदर्भ व्होल्टेज स्रोत. (आणि तो)
3. फीडबॅक सिग्नलवर प्रक्रिया करण्यासाठी सर्किट्स (OS): एरर ॲम्प्लिफायर, तुलनाकर्ता.
4. पल्स जनरेटर नियंत्रणे अंगभूत ट्रान्झिस्टर, जे पॉवर की किंवा की नियंत्रित करण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत.
PWM कंट्रोलर नियंत्रित करू शकणाऱ्या पॉवर स्विचची संख्या त्याच्या उद्देशावर अवलंबून असते. त्यांच्या सर्किटमधील सर्वात सोप्या फ्लायबॅक कन्व्हर्टरमध्ये 1 पॉवर स्विच, हाफ-ब्रिज सर्किट्स (पुश-पुल) - 2 स्विच, ब्रिज सर्किट्स - 4 असतात.
PWM कंट्रोलरची निवड देखील कीच्या प्रकारावर अवलंबून असते. द्विध्रुवीय ट्रान्झिस्टर नियंत्रित करण्यासाठी, मुख्य आवश्यकता ही आहे की PWM कंट्रोलरचे आउटपुट कंट्रोल करंट ट्रान्झिस्टर करंटला H21e ने विभाजित केलेल्या ट्रान्झिस्टर करंटपेक्षा कमी नसावे, जेणेकरून ते बेसवर डाळी पाठवून चालू आणि बंद करता येईल. या प्रकरणात, बहुतेक नियंत्रक हे करतील.
व्यवस्थापनाच्या बाबतीत, काही बारकावे आहेत. द्रुतपणे बंद करण्यासाठी, आपल्याला गेट कॅपेसिटन्स डिस्चार्ज करणे आवश्यक आहे. हे करण्यासाठी, गेट आउटपुट सर्किट दोन की बनलेले आहे - त्यापैकी एक आयसी पिनसह वीज पुरवठ्याशी जोडलेले आहे आणि गेट नियंत्रित करते (ट्रान्झिस्टर चालू करते), आणि दुसरे आउटपुट आणि ग्राउंड दरम्यान स्थापित केले जाते, जेव्हा तुम्हाला पॉवर ट्रान्झिस्टर बंद करणे आवश्यक आहे - पहिली की बंद होते, दुसरी उघडते, शटर जमिनीवर बंद करते आणि डिस्चार्ज करते.
मनोरंजक:
लो-पॉवर पॉवर सप्लायसाठी काही PWM कंट्रोलर (50 W पर्यंत) अंगभूत किंवा बाह्य पॉवर स्विचेस वापरत नाहीत. उदाहरण - 5l0830R
साधारणपणे बोलायचे झाल्यास, PWM कंट्रोलरला तुलनाकर्ता म्हणून प्रस्तुत केले जाऊ शकते, त्यातील एक इनपुट फीडबॅक सर्किट (FC) कडून सिग्नलसह पुरवला जातो आणि दुसऱ्या इनपुटला सॉटूथ बदलणारा सिग्नल पुरवला जातो. जेव्हा सॉटूथ सिग्नल OS सिग्नलपर्यंत पोहोचतो आणि परिमाणात ओलांडतो, तेव्हा तुलनाकर्त्याच्या आउटपुटवर एक नाडी दिसून येते.
जेव्हा इनपुटवरील सिग्नल बदलतात, तेव्हा नाडीची रुंदी बदलते. समजा की तुम्ही एका शक्तिशाली ग्राहकाला वीज पुरवठ्याशी जोडले आहे आणि त्याच्या आउटपुटवरील व्होल्टेज कमी होईल, तर ओएस व्होल्टेज देखील कमी होईल. त्यानंतर, बहुतेक कालावधीत, सॉटूथ सिग्नल फीडबॅक सिग्नलपेक्षा जास्त असेल आणि नाडीची रुंदी वाढेल. वरील सर्व काही विशिष्ट मर्यादेपर्यंत आलेखांमध्ये प्रतिबिंबित होते.
उदाहरण म्हणून TL494 वापरून PWM कंट्रोलरचे कार्यात्मक आकृती आम्ही नंतर अधिक तपशीलवार पाहू. पिन आणि वैयक्तिक नोड्सचा उद्देश पुढील उपशीर्षकामध्ये वर्णन केला आहे.
असाइनमेंट पिन करा
PWM नियंत्रक विविध पॅकेजेसमध्ये उपलब्ध आहेत. त्यांचे तीन ते १६ किंवा त्याहून अधिक निष्कर्ष असू शकतात. त्यानुसार, कंट्रोलर वापरण्याची लवचिकता पिनच्या संख्येवर किंवा त्यांच्या उद्देशावर अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, लोकप्रिय मायक्रोसर्कीटमध्ये बहुतेकदा 8 पिन असतात आणि त्याहूनही अधिक आयकॉनिक असतात TL494- 16 किंवा 24.
म्हणून, विशिष्ट पिन नावे आणि त्यांचा उद्देश पाहू:
GND- सामान्य टर्मिनल सर्किटच्या वजाशी किंवा जमिनीशी जोडलेले आहे.
Uc(Vc)- मायक्रोसर्किटचा वीज पुरवठा.
Ucc (Vss, Vcc)- पॉवर कंट्रोलसाठी आउटपुट. जर वीज कमी झाली, तर अशी शक्यता आहे की पॉवर स्विच पूर्णपणे उघडणार नाहीत आणि यामुळे ते तापू लागतील आणि जळू लागतील. अशा परिस्थितीत कंट्रोलर अक्षम करण्यासाठी आउटपुट आवश्यक आहे.
बाहेर- नावाप्रमाणेच, हे कंट्रोलरचे आउटपुट आहे. पॉवर स्विचसाठी नियंत्रण PWM सिग्नल येथे आउटपुट आहे. आम्ही वर नमूद केले आहे की भिन्न टोपोलॉजीजच्या कन्व्हर्टर्समध्ये वेगवेगळ्या की असतात. यावर अवलंबून पिनचे नाव वेगळे असू शकते. उदाहरणार्थ, हाफ-ब्रिज कंट्रोलरमध्ये उच्च आणि निम्न स्विचेससाठी अनुक्रमे HO आणि LO म्हटले जाऊ शकते. या प्रकरणात, आउटपुट एकल-एंडेड किंवा पुश-पुल (एक स्विच आणि दोनसह) असू शकते - फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर नियंत्रित करण्यासाठी (वरील स्पष्टीकरण पहा). परंतु कंट्रोलर स्वतः सिंगल-सायकल आणि पुश-पुल सर्किट्ससाठी असू शकतो - अनुक्रमे एक आणि दोन आउटपुट पिनसह. हे महत्वाचे आहे.
Vref- संदर्भ व्होल्टेज, सामान्यत: लहान कॅपेसिटर (मायक्रोफॅराड्सची एकके) द्वारे जमिनीशी जोडलेले असते.
ILIM- वर्तमान सेन्सरकडून सिग्नल. आउटपुट वर्तमान मर्यादित करणे आवश्यक आहे. फीडबॅक सर्किट्सशी कनेक्ट होते.
ILIMREF- ILIM लेगचा ट्रिगर व्होल्टेज त्यावर सेट केला आहे
एस.एस- कंट्रोलरच्या सॉफ्ट स्टार्टसाठी सिग्नल व्युत्पन्न केला जातो. नाममात्र मोडमध्ये गुळगुळीत संक्रमणासाठी डिझाइन केलेले. गुळगुळीत प्रारंभ सुनिश्चित करण्यासाठी ते आणि सामान्य वायर दरम्यान एक कॅपेसिटर स्थापित केला आहे.
RtCt- टायमिंग आरसी सर्किट कनेक्ट करण्यासाठी टर्मिनल, जे पीडब्ल्यूएम सिग्नलची वारंवारता निर्धारित करते.
घड्याळ- अनेक PWM कंट्रोलर एकमेकांशी सिंक्रोनाइझ करण्यासाठी क्लॉक पल्स, नंतर RC सर्किट फक्त मास्टर कंट्रोलरशी जोडलेले असते आणि Vref सह RT स्लेव्ह, CT स्लेव्ह कॉमनला जोडलेले असतात.
रॅम्पतुलना इनपुट आहे. त्यावर सॉटूथ व्होल्टेज लागू केले जाते, उदाहरणार्थ Ct पिनमधून जेव्हा ते एरर ॲम्प्लीफिकेशन आउटपुटवर व्होल्टेज मूल्य ओलांडते, तेव्हा एक शटडाउन पल्स आउटमध्ये दिसून येते - PWM नियमनचा आधार.
INV आणि NONINV- हे तुलनाकर्त्याचे इनव्हर्टिंग आणि नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुट आहेत ज्यावर एरर ॲम्प्लिफायर तयार केला आहे. सोप्या शब्दात: INV वर व्होल्टेज जितका जास्त असेल तितका जास्त आउटपुट डाळी आणि त्याउलट. आउटपुटमधून फीडबॅक सर्किटमधील व्होल्टेज डिव्हायडरचा सिग्नल त्याच्याशी जोडलेला आहे. नंतर नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुट NONINV सामान्य वायरशी जोडलेले आहे - GND.
EAOUT किंवा एरर ॲम्प्लीफायर आउटपुटरस एरर ॲम्प्लीफायर आउटपुट. एरर ॲम्प्लीफायर इनपुट असूनही आणि त्यांच्या मदतीने, तत्त्वानुसार, आपण आउटपुट पॅरामीटर्स समायोजित करू शकता, परंतु नियंत्रक यावर हळूवारपणे प्रतिक्रिया देतो. मंद प्रतिसादाचा परिणाम म्हणून, सर्किट उत्तेजित होऊ शकते आणि अयशस्वी होऊ शकते. म्हणून, या पिनमधून INV ला वारंवारता-अवलंबित सर्किट्सद्वारे सिग्नल पुरवले जातात. याला एरर ॲम्प्लिफायर फ्रिक्वेंसी सुधारणा असेही म्हणतात.
वास्तविक उपकरणांची उदाहरणे
माहिती एकत्रित करण्यासाठी, विशिष्ट PWM नियंत्रक आणि त्यांच्या कनेक्शन सर्किट्सची काही उदाहरणे पाहू. आम्ही हे दोन मायक्रोसर्किट्सचे उदाहरण वापरून करू:
TL494 (त्याचे analogues: KA7500B, KR1114EU4, Sharp IR3M02, UA494, Fujitsu MB3759);
ते सक्रियपणे वापरले जातात. तसे, या वीज पुरवठ्यांमध्ये लक्षणीय शक्ती आहे (12V बसवर 100 डब्ल्यू किंवा अधिक). प्रयोगशाळेतील पॉवर सप्लाय किंवा युनिव्हर्सल पॉवर चार्जरमध्ये रूपांतर करण्यासाठी अनेकदा दाता म्हणून वापरले जाते, उदाहरणार्थ कारच्या बॅटरीसाठी.
TL494 - पुनरावलोकन
चला 494व्या चिपपासून सुरुवात करूया. त्याची तांत्रिक वैशिष्ट्ये:
या विशिष्ट उदाहरणामध्ये, आपण वर वर्णन केलेले बहुतेक निष्कर्ष पाहू शकता:
1. पहिल्या त्रुटी तुलनाकर्त्याचे नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुट
2. पहिल्या एरर कंपॅरेटरचे इनव्हर्टिंग इनपुट
3. फीडबॅक इनपुट
4. मृत वेळ समायोजन इनपुट
5. बाह्य टाइमिंग कॅपेसिटर कनेक्ट करण्यासाठी टर्मिनल
6. टायमिंग रेझिस्टर कनेक्ट करण्यासाठी आउटपुट
7. मायक्रोसर्किटचा सामान्य पिन, वजा वीज पुरवठा
8. प्रथम आउटपुट ट्रान्झिस्टरचे कलेक्टर टर्मिनल
9. प्रथम आउटपुट ट्रान्झिस्टरचे एमिटर टर्मिनल
10. दुसऱ्या आउटपुट ट्रान्झिस्टरचे एमिटर टर्मिनल
11. दुसऱ्या आउटपुट ट्रान्झिस्टरचे कलेक्टर टर्मिनल
12. व्होल्टेज इनपुट पुरवठा
13. मायक्रो सर्किटच्या ऑपरेशनचे सिंगल-सायकल किंवा पुश-पुल मोड निवडण्यासाठी इनपुट
14. अंगभूत 5 व्होल्ट संदर्भ आउटपुट
15. दुसऱ्या एरर कंपॅरेटरचे इनव्हर्टिंग इनपुट
16. दुस-या एरर कंपॅरेटरचे नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुट
खालील आकृती या चिपवर आधारित संगणक वीज पुरवठ्याचे उदाहरण दाखवते.
UC3843 - पुनरावलोकन
आणखी एक लोकप्रिय PWM 3843 चिप आहे - त्यावर संगणक आणि इतर वीज पुरवठा देखील तयार केला जातो. त्याचे पिनआउट खाली स्थित आहे, जसे आपण पाहू शकता, त्यात फक्त 8 पिन आहेत, परंतु ते मागील IC प्रमाणेच कार्य करते.
मनोरंजक:
14-लेग केसमध्ये UC3843 आहेत, परंतु ते खूपच कमी सामान्य आहेत. खुणांकडे लक्ष द्या - अतिरिक्त पिन एकतर डुप्लिकेट आहेत किंवा वापरल्या जात नाहीत (NC).
चला निष्कर्षांचा उद्देश समजून घेऊया:
1. तुलनाकर्ता (एरर ॲम्प्लिफायर) इनपुट.
2. फीडबॅक व्होल्टेज इनपुट. या व्होल्टेजची तुलना आयसीमधील संदर्भ व्होल्टेजशी केली जाते.
3. वर्तमान सेन्सर. हे पॉवर ट्रान्झिस्टर आणि सामान्य वायर दरम्यान स्थित रेझिस्टरशी जोडलेले आहे. ओव्हरलोड संरक्षणासाठी आवश्यक आहे.
4. टायमिंग आरसी सर्किट. त्याच्या मदतीने, आयसीची ऑपरेटिंग वारंवारता सेट केली जाते.
6. बाहेर पडा. व्होल्टेज नियंत्रित करा. ट्रान्झिस्टरच्या गेटशी जोडलेले, सिंगल-एंडेड कन्व्हर्टर (एक ट्रान्झिस्टर) नियंत्रित करण्यासाठी येथे एक पुश-पुल आउटपुट स्टेज आहे, जे खालील आकृतीमध्ये पाहिले जाऊ शकते.
बक, बूस्ट आणि बक-बूस्ट प्रकार.
कदाचित सर्वात यशस्वी उदाहरणांपैकी एक व्यापक LM2596 मायक्रोक्रिकिट असेल, ज्याच्या आधारावर आपण खाली दर्शविल्याप्रमाणे बाजारात बरेच कन्व्हर्टर शोधू शकता.
अशा मायक्रोसर्किटमध्ये वर वर्णन केलेले सर्व तांत्रिक उपाय असतात आणि कमी-पॉवर स्विचेसच्या आउटपुट स्टेजऐवजी, त्यात अंगभूत पॉवर स्विच आहे जो 3A पर्यंतचा प्रवाह सहन करण्यास सक्षम आहे. अशा कनवर्टरची अंतर्गत रचना खाली दर्शविली आहे.
आपण खात्री बाळगू शकता की थोडक्यात त्यात चर्चा केलेल्यांपेक्षा कोणतेही विशेष फरक नाहीत.
परंतु येथे अशा कंट्रोलरचे एक उदाहरण आहे, जसे आपण पाहू शकता, तेथे कोणतेही पॉवर स्विच नाही, परंतु चार पिन असलेले फक्त 5L0380R मायक्रोक्रिकेट आहे. हे खालीलप्रमाणे आहे की विशिष्ट कार्यांमध्ये TL494 ची जटिल सर्किटरी आणि लवचिकता आवश्यक नसते. हे कमी-पॉवर पॉवर सप्लायसाठी खरे आहे, जेथे आवाज आणि हस्तक्षेपासाठी विशेष आवश्यकता नाहीत आणि आउटपुट रिपल एलसी फिल्टरने दाबले जाऊ शकते. हा एलईडी स्ट्रिप्स, लॅपटॉप, डीव्हीडी प्लेयर्स इत्यादींसाठी वीजपुरवठा आहे.
निष्कर्ष
लेखाच्या सुरुवातीला असे म्हटले होते की PWM कंट्रोलर हे असे उपकरण आहे जे फीडबॅक सर्किटच्या सिग्नलवर आधारित पल्स रुंदी बदलून सरासरी व्होल्टेज मूल्याचे मॉडेल करते. मी लक्षात घेतो की प्रत्येक लेखकाची नावे आणि वर्गीकरण अनेकदा भिन्न असतात; कधीकधी PWM कंट्रोलरला एक साधा PWM व्होल्टेज रेग्युलेटर म्हटले जाते आणि या लेखात वर्णन केलेल्या इलेक्ट्रॉनिक मायक्रोसर्किट्सच्या कुटुंबाला "पल्स-स्टेबिलाइज्ड कन्व्हर्टर्ससाठी एकत्रित उपप्रणाली" म्हणतात. नावाने सार बदलत नाही, पण वाद आणि गैरसमज निर्माण होतात.
उदाहरणार्थ);
Arduino मध्ये PWM वापरण्यासाठी सूचना
1 सामान्य माहितीपल्स रुंदी मॉड्यूलेशन बद्दल
Arduino डिजिटल पिन फक्त दोन मूल्ये आउटपुट करू शकतात: लॉजिक 0 (LOW) आणि लॉजिक 1 (HIGH). म्हणूनच ते डिजिटल आहेत. पण Arduino मध्ये "विशेष" पिन आहेत, ज्या नियुक्त केल्या आहेत PWM. ते कधीकधी लहराती रेषेने "~" किंवा वर्तुळाकार किंवा अन्यथा इतरांपासून वेगळे केले जातात. PWM चा अर्थ आहे पल्स-रुंदी मॉड्यूलेशनकिंवा पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन, PWM.
पल्स-रुंदी मोड्यूलेटेड सिग्नल हा स्थिर वारंवारतेचा एक नाडी सिग्नल असतो, परंतु परिवर्तनशील असतो कार्यकालचक्र(पल्स कालावधी आणि त्याच्या पुनरावृत्ती कालावधीचे गुणोत्तर). निसर्गातील बहुतेक भौतिक प्रक्रियांमध्ये जडत्व असते या वस्तुस्थितीमुळे, 1 ते 0 पर्यंत अचानक व्होल्टेजचे थेंब काही सरासरी मूल्य घेऊन गुळगुळीत केले जातील. कर्तव्य चक्र सेट करून, आपण PWM आउटपुटवर सरासरी व्होल्टेज बदलू शकता.
जर कर्तव्य चक्र 100% असेल, तर Arduino च्या डिजिटल आउटपुटमध्ये नेहमी "1" किंवा 5 व्होल्टचा लॉजिकल व्होल्टेज असेल. जर आपण कर्तव्य चक्र 50% वर सेट केले तर अर्धा वेळ आउटपुट तार्किक "1" आणि अर्धा वेळ - तार्किक "0" असेल आणि सरासरी व्होल्टेज 2.5 व्होल्ट असेल. वगैरे.
प्रोग्राममध्ये, ड्यूटी सायकल टक्केवारी म्हणून नाही तर 0 ते 255 पर्यंतची संख्या म्हणून निर्दिष्ट केली आहे. उदाहरणार्थ, कमांड analogWrite(10, 64)मायक्रोकंट्रोलरला डिजिटल PWM आउटपुट क्रमांक 10 वर 25% ड्युटी सायकलसह सिग्नल पाठवण्यास सांगेल.
पल्स रुंदी मॉड्युलेशन फंक्शनसह Arduino पिन सुमारे 500 Hz च्या वारंवारतेवर कार्य करतात. याचा अर्थ नाडी पुनरावृत्ती कालावधी सुमारे 2 मिलिसेकंद आहे, जो आकृतीमधील हिरव्या उभ्या स्ट्रोकद्वारे मोजला जातो.
असे दिसून आले की आम्ही डिजिटल आउटपुटवर ॲनालॉग सिग्नलचे अनुकरण करू शकतो!मनोरंजक, नाही का ?!आम्ही PWM कसे वापरू शकतो? बरेच अनुप्रयोग! उदाहरणार्थ, एलईडीचा ब्राइटनेस, मोटर रोटेशनचा वेग, ट्रान्झिस्टर करंट, पायझो एमिटरमधून आवाज नियंत्रित करा...
2 प्रात्यक्षिकासाठी आकृती Arduino मध्ये पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन
चला सर्वात मूलभूत उदाहरण पाहू - PWM वापरून एलईडीची चमक नियंत्रित करणे. चला एक क्लासिक योजना एकत्र ठेवूया.
3 स्केचचे उदाहरण PWM सह
उदाहरणांमधून "फेड" स्केच उघडूया: फाइलचे नमुने 01. बेसिक्स फेड.
चला ते थोडे बदलू आणि Arduino मेमरीमध्ये लोड करू.
Int ledPin = 3; // एलईडी इंट ब्राइटनेस = 0 नियंत्रित करणारा पिन घोषित करा; ब्राइटनेस int fadeAmount = 5 सेट करण्यासाठी // व्हेरिएबल; // चमक बदलण्याची पायरी शून्य सेटअप() (पिनमोड (लेडपिन, आउटपुट); } शून्य पळवाट() ( analogWrite(ledPin, ब्राइटनेस); // ledPin पिन ब्राइटनेस += fadeAmount वर ब्राइटनेस सेट करा; // ब्राइटनेस व्हॅल्यू बदला /* मर्यादा 0 किंवा 255 पर्यंत पोहोचल्यावर, ब्राइटनेस बदलाची दिशा बदला */ जर (ब्राइटनेस == 0 || ब्राइटनेस == 255) ( fadeAmount = -fadeAmount; // चे चिन्ह बदला पायरी ) विलंब(30); // प्रभावाच्या अधिक दृश्यमानतेसाठी विलंब }
4 एलईडी ब्राइटनेस कंट्रोल PWM आणि Arduino वापरून
पॉवर चालू करा. LED हळूहळू ब्राइटनेस वाढवते आणि नंतर सहजतेने कमी होते. आम्ही पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन वापरून डिजिटल आउटपुटवर ॲनालॉग सिग्नलचे अनुकरण केले.
जोडलेला व्हिडिओ पहा, जो स्पष्टपणे एलईडीच्या ब्राइटनेसमध्ये बदल दर्शवितो;
पल्स विड्थ मॉड्युलेशन (PWM) ची चांगली व्याख्या त्याच्या नावावरच आहे. याचा अर्थ पल्स रुंदी (वारंवारता नव्हे) मॉड्युलेट करणे (बदलणे). चांगले समजून घेण्यासाठी PWM काय आहे, प्रथम काही हायलाइट्स पाहू.
मायक्रोकंट्रोलर हे बुद्धिमान डिजिटल घटक आहेत जे बायनरी सिग्नलच्या आधारावर कार्य करतात. बायनरी सिग्नलचे सर्वोत्कृष्ट प्रतिनिधित्व म्हणजे चौरस लहर (आयताकृती आकार असलेला सिग्नल). खालील आकृती स्क्वेअर वेव्हशी संबंधित मूलभूत संज्ञा स्पष्ट करते.
PWM सिग्नलमध्ये, वेळ (कालावधी), आणि म्हणून वारंवारता, नेहमीच एक स्थिर मूल्य असते. केवळ नाडीचा ऑन-टाइम आणि ऑफ-टाइम (कर्तव्य घटक) बदलतो. या मॉड्युलेशन पद्धतीचा वापर करून, आम्ही आम्हाला आवश्यक असलेले व्होल्टेज मिळवू शकतो.
स्क्वेअर वेव्ह आणि पीडब्ल्यूएम सिग्नलमधील फरक हा आहे की स्क्वेअर वेव्हमध्ये चालू आणि बंद वेळा समान आणि स्थिर असतात (50% ड्यूटी सायकल), तर पीडब्ल्यूएम सिग्नलमध्ये व्हेरिएबल ड्यूटी सायकल असते.
स्क्वेअर वेव्ह PWM सिग्नलचे विशेष केस म्हणून मानले जाऊ शकते ज्यामध्ये 50% ड्यूटी सायकल असते (कालावधी = बंद कालावधी).
PWM वापरण्याचे उदाहरण पाहू
समजा आमच्याकडे 50 व्होल्टचा पुरवठा व्होल्टेज आहे आणि आम्हाला 40 व्होल्ट्सवर चालणारे काही लोड पॉवर करणे आवश्यक आहे. या प्रकरणात, 50V वरून 40V मिळवण्याचा एक चांगला मार्ग म्हणजे ज्याला स्टेप-डाउन हेलिकॉप्टर म्हणतात.
हेलिकॉप्टरद्वारे व्युत्पन्न केलेले PWM सिग्नल सर्किटच्या पॉवर युनिटला (थायरिस्टर, फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर) पुरवले जाते, ज्यामुळे लोड नियंत्रित होते. हा PWM सिग्नल टाइमर असलेल्या मायक्रोकंट्रोलरद्वारे सहजपणे तयार केला जाऊ शकतो.
थायरिस्टर वापरून 50V वरून 40V मिळविण्यासाठी PWM सिग्नलची आवश्यकता: एक वेळ = 400 ms आणि वेळेसाठी बंद करा = 100 ms (500 ms च्या समान PWM सिग्नल कालावधी लक्षात घेऊन).
सर्वसाधारणपणे, हे खालीलप्रमाणे सहजपणे स्पष्ट केले जाऊ शकते: मुळात, थायरिस्टर एक स्विच म्हणून कार्य करते. लोडला थायरिस्टरद्वारे स्त्रोताकडून पुरवठा व्होल्टेज प्राप्त होते. जेव्हा थायरिस्टर बंद स्थितीत असतो, तेव्हा लोड स्त्रोताशी जोडलेला नसतो आणि जेव्हा थायरिस्टर चालू स्थितीत असतो तेव्हा लोड स्त्रोताशी जोडला जातो.
थायरिस्टर चालू आणि बंद करण्याची ही प्रक्रिया PWM सिग्नल वापरून केली जाते.
PWM सिग्नलचा कालावधी आणि त्याच्या कालावधीच्या गुणोत्तराला सिग्नलचे कर्तव्य चक्र म्हणतात आणि कर्तव्य चक्राच्या व्यस्ततेला कर्तव्य चक्र म्हणतात.
जर कर्तव्य चक्र 100 असेल, तर या प्रकरणात आपल्याकडे सतत सिग्नल आहे.
अशा प्रकारे, कर्तव्य चक्र (कर्तव्य चक्र) खालील सूत्र वापरून मोजले जाऊ शकते:
वरील सूत्रांचा वापर करून, आपल्याला आवश्यक असलेला व्होल्टेज मिळविण्यासाठी आपण थायरिस्टरच्या चालू वेळेची गणना करू शकतो.
डाळींचे कर्तव्य चक्र 100 ने गुणाकार करून, आपण हे टक्केवारी म्हणून दर्शवू शकतो. अशा प्रकारे, पल्स ड्युटी सायकलची टक्केवारी मूळच्या व्होल्टेज मूल्याशी थेट प्रमाणात असते. वरील उदाहरणात, जर आपल्याला 50 व्होल्टच्या वीज पुरवठ्यातून 40 व्होल्ट मिळवायचे असतील, तर 80% च्या ड्युटी सायकलसह सिग्नल तयार करून हे साध्य केले जाऊ शकते. कारण 40 ऐवजी 50 पैकी 80%.
सामग्री एकत्रित करण्यासाठी, खालील समस्येचे निराकरण करूया:
- 50 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह आणि 60% च्या कर्तव्य चक्रासह सिग्नल चालू आणि बंद करण्याच्या कालावधीची गणना करूया.
परिणामी PWM लहर असे दिसेल:
पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन वापरण्याच्या सर्वोत्तम उदाहरणांपैकी एक म्हणजे मोटरचा वेग किंवा एलईडीची चमक समायोजित करण्यासाठी PWM वापरणे.
आवश्यक कर्तव्य चक्र प्राप्त करण्यासाठी नाडी रुंदी बदलण्याच्या या तंत्राला "पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन" म्हणतात.
PWM किंवा PWM (पल्स-विड्थ मॉड्युलेशन) च्या ऑपरेशनच्या गैरसमजामुळे अनेकदा त्यांचा चुकीचा वापर होत नाही तर नियंत्रणासाठी PWM वापरणाऱ्या उपकरणांच्या डिझाइनमध्ये त्रुटी देखील येतात. येथे, स्वतःला एका विशिष्ट अनुप्रयोगापुरते मर्यादित ठेवून, मी तुम्हाला PWM म्हणजे काय, ते का आवश्यक आहे आणि ते कसे कार्य करते हे सांगण्याचा प्रयत्न करेन.
प्रथम, PWM म्हणजे काय?
PWM कधी आवश्यक आहे?
PWM वापरण्याचे मुख्य कारण म्हणजे उच्च कार्यक्षमता राखून पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणांना कमी डीसी व्होल्टेज प्रदान करणे आवश्यक आहे, विशेषतः नियंत्रित इलेक्ट्रिक ड्राइव्हमध्ये.
उपकरणांच्या अंतर्गत नेटवर्क्समध्ये, व्होल्टेजच्या मर्यादित संचाचा डीसी व्होल्टेज डिव्हाइसेसला उर्जा देण्यासाठी वापरला जातो, ज्याला विशिष्ट डिव्हाइसच्या आवश्यकतांनुसार बदलणे, ते स्थिर करणे किंवा नियमित करणे आवश्यक आहे. हे डीसी इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह, चिप्स, रेडिओ उपकरणे घटक असू शकतात.
व्होल्टेज डॅम्पिंग डिव्हाइसेसचा वापर करून समायोजन केले जाऊ शकते: प्रतिरोधक, ट्रान्झिस्टर (समायोजन आवश्यक असल्यास). या सोल्यूशनचा मुख्य तोटा म्हणजे पॉवर लॉस आणि कंट्रोल डिव्हाइसेसवर उष्णता निर्माण करणे.
हे ज्ञात आहे की सोडलेली शक्ती समान आहे:
P = I x U किंवा P = I 2 x R W.
मग सर्किटमध्ये I आणि व्होल्टेज ड्रॉप U जितका जास्त असेल तितके जास्त पॉवर लॉस येथे R हे कंट्रोल एलिमेंटचे रेझिस्टन्स व्हॅल्यू आहे.
कल्पना करा की तुम्हाला 10A च्या लोड करंटसह कमीतकमी 3V विझवणे आवश्यक आहे, हे आधीच 30 डब्ल्यू वाया गेले आहे. आणि हरवलेल्या पॉवरच्या प्रत्येक वॅटमुळे केवळ वीज पुरवठ्याचा कार्यकाळ कमी होत नाही तर या शक्तीद्वारे निर्माण होणारी उष्णता काढून टाकण्यासाठी अतिरिक्त उपकरणे देखील आवश्यक असतात.
हे क्वेंचिंग रेझिस्टर्स आणि सेमीकंडक्टर उपकरणांना देखील लागू होते.
परंतु हे सर्वज्ञात आहे की अर्धसंवाहक उपकरणे फक्त दोन खुली/बंद अवस्था असताना स्विच म्हणून (कमी तोटा आणि उष्णता निर्मितीसह) चांगले कार्य करतात.
हा मोड तुम्हाला स्विचिंग सेमीकंडक्टर डिव्हाइसवरील तोटा कमी करण्यास अनुमती देतो:
P max = I x U us
आधुनिक सेमीकंडक्टर स्विचेससाठी यू यू 0.3v पर्यंत पोहोचते आणि 10 A च्या सध्याच्या वापरासह, पॉवर लॉस 3 W पर्यंत पोहोचेल. हे स्विच मोडमध्ये आहे आणि PWM डिव्हाइसेसमध्ये काम करताना ते आणखी कमी आहे.
|
PWM सेमीकंडक्टर उपकरणे स्विचिंग मोडमध्ये मुख्य घटक म्हणून वापरतात, म्हणजेच, ट्रान्झिस्टर एकतर उघडे (बंद) किंवा बंद (संपृक्ततेच्या स्थितीत) असते. पहिल्या प्रकरणात ट्रान्झिस्टरमध्ये जवळजवळ अमर्याद प्रतिकार असतो, म्हणून सर्किटमधील विद्युत् प्रवाह खूपच लहान असतो आणि जरी सर्व पुरवठा व्होल्टेज ट्रान्झिस्टरमध्ये कमी होत असले तरी, ट्रान्झिस्टरद्वारे सोडलेली शक्ती व्यावहारिकदृष्ट्या शून्य असते. दुसऱ्या प्रकरणात ट्रान्झिस्टरचा प्रतिकार अत्यंत कमी आहे, आणि म्हणूनच, त्यावरील व्होल्टेज ड्रॉप शून्याच्या जवळ आहे - सोडलेली शक्ती देखील लहान आहे. संक्रमणावस्थेत (स्विचचे संवाहक अवस्थेपासून नॉन-कंडक्टिंग अवस्थेकडे संक्रमण आणि मागे) स्विचमध्ये सोडलेली शक्ती लक्षणीय असते, परंतु संक्रमण अवस्थांचा कालावधी मॉड्युलेशन कालावधीच्या संबंधात अत्यंत लहान असल्याने, स्विचिंगची सरासरी शक्ती नुकसान नगण्य असल्याचे दिसून येते. |
पीडब्ल्यूएमच्या वापरामुळे डीसी व्होल्टेज कमी आणि नियमन करणाऱ्या सर्किट्समधील की मोडचे फायदे लक्षात येणे शक्य झाले.
मी पुन्हा सांगतो, पल्स-रुंदी मॉड्यूलेशन म्हणजे कंट्रोल की वापरून डाळींचे कर्तव्य चक्र बदलून इंटिग्रेटिंग लोडवरील सरासरी व्होल्टेज मूल्याचे नियंत्रण.
एकात्मिक लोडवर PWM चे ऑपरेशन अंजीर मध्ये दर्शविले आहे. १.
चित्र १
PWM च्या अशा वापरासाठी मुख्य अट म्हणजे एकात्मिक लोडची उपस्थिती.
कारण व्होल्टेजचे मोठेपणा मूल्य E च्या बरोबरीचे आहे.
हे RC, LC, RLC किंवा RL सर्किट्स आणि मेकॅनिकल इंटिग्रेटर्स (उदाहरणार्थ इलेक्ट्रिक मोटर) एकत्रित करणारे असू शकतात.
जेव्हा PWM एकात्मिक लोडवर कार्य करते, तेव्हा व्होल्टेज - समतुल्य डीसी व्होल्टेज डाळींच्या कर्तव्य चक्र (क्यू) वर अवलंबून बदलते.
Q = t आणि /T< 1
येथे: Q - कर्तव्य चक्र, t आणि - नाडी कालावधी, T - नाडी पुनरावृत्ती कालावधी.
कर्तव्य चक्र लक्षात घेऊन, समतुल्य डीसी व्होल्टेज समान असेल:
E eq = Q x E व्होल्ट
येथे: E eq - समतुल्य डायरेक्ट व्होल्टेज (व्होल्ट), क्यू - ड्यूटी सायकल, ई - स्रोताचा व्होल्टेज ज्यामधून PWM कनवर्टर चालवला जातो (व्होल्ट).
प्रत्यक्षात, PWM लोड टर्मिनल्सवर E समान व्होल्टेज लागू केले जाते आणि विद्युत प्रवाह (किंवा इलेक्ट्रिक मोटरच्या क्रांतीची संख्या) द्वारे केलेले कार्य E eq द्वारे अचूकपणे निर्धारित केले जाते. इंटिग्रेटिंग कॅपेसिटरवर पुनर्संचयित करताना आम्हाला अचूक व्होल्टेज E समतुल्य मिळते.
PWM द्वारे नियंत्रित कंट्रोल स्विचला वाटप केलेली शक्ती समान आहे:
P max = Q x I x U us
PWM वर कनेक्शन आकृती लोड करा.
PWM ला DC मोटर स्विचिंग सर्किटपेक्षा वेगळ्या सर्किट सोल्यूशन्सची आवश्यकता नाही (भाराची एक विशेष केस). इलेक्ट्रिक मोटर फक्त PWM मोडमध्ये कार्यरत असलेल्या उर्जा स्त्रोताशी जोडलेली असते. जोपर्यंत, काही विशिष्ट परिस्थितींमध्ये, डाळींच्या आघाडीवर उद्भवणाऱ्या आवाजाचे अतिरिक्त फिल्टरिंग लागू करणे आवश्यक आहे. अंजीर मध्ये हे फिल्टर. 2 कॅपेसिटर आणि डॅम्पिंग डायोडच्या स्वरूपात.
आकृती 2
अंजीर मध्ये. 2 असे कनेक्शन दर्शविते.
आपण पाहतो की स्विच (फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर) फक्त व्हेरिएबल रेझिस्टरने बदलले जाऊ शकते.
PWM सर्किट
"3 पिन ते 4 पिन फॅनसाठी अडॅप्टर" या लेखात http://de1fer.ru/?p=45#more-45 ब्लॉग मालकाने P WM सह पंख्याचा आकृती प्रदान केला आहे.
आकृती 3
येथे: GND - ग्राउंड (सामान्य), नियंत्रण - संपर्क P WM नियंत्रण, +12 - पुरवठा व्होल्टेज, सेन्स - स्पीड सेन्सर आउटपुट.
या सर्किटमध्ये, PWM सिग्नलच्या ऐवजी डायरेक्ट करंट +I नियंत्रणासह नियंत्रण शक्य आहे.
पल्स (PWM) सिग्नल नियंत्रित करण्यासाठी, अंजीर मध्ये दर्शविलेले सर्किट आवश्यक आहे. 4. आणि "PWM" ट्रान्झिस्टरच्या पॅरामीटर्सनुसार, ते विशेषतः थेट वर्तमान नियंत्रणासाठी निवडले गेले. किमान ते 1.6 डब्ल्यू पर्यंतच्या फॅनसह या मोडमध्ये सामान्यपणे कार्य करेल.
आकृती 4
परंतु कॅपेसिटर C शिवाय पल्स मोडमध्ये, BC879 ट्रान्झिस्टर थेट करंटपेक्षा थोडा कमी गरम होईल आणि इलेक्ट्रिक मोटर ट्रान्झिस्टरच्या इनपुट कॅपेसिटन्स C इनपुटमध्ये एकत्रित झाल्यामुळे लहान वर्तमान पल्स कालावधी (कमी वेग) वर थांबू शकते.
SIEMENS कडून सिलिकॉन बायपोलर हाय-फ्रिक्वेंसी एनपीएन ट्रान्झिस्टर BC879 चे मुख्य पॅरामीटर्स
| PC कमाल | Ucb कमाल | Uce कमाल | वेब कमाल | Icmax | Tj कमाल, °C | फूट कमाल |
| 800mW | 100V | 80V | 5V | 1A | 150°C | 200MHz |
आवश्यक असल्यास, अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या सर्किटमध्ये PWM (PWM) नियंत्रण अक्षम करा. 3 तुम्हाला फक्त कंट्रोल पिन +12v वायरशी जोडणे आवश्यक आहे.
Radeon.ru फोरमवर P WM सह फॅन सर्किटची दुसरी आवृत्ती आहे
आकृती 5
अंजीर पासून लक्षणीय फरक. 3 नाही, केवळ एक MOS फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर अंगभूत किंवा प्रेरित p-प्रकार चॅनेल PWM-नियंत्रित स्विच म्हणून वापरला जातो. हे सर्किट पी डब्ल्यूएम आणि स्थिर व्होल्टेज दोन्हीद्वारे देखील नियंत्रित केले जाऊ शकते (परंतु ते जोखीम घेण्यासारखे नाही - आपल्याला ट्रान्झिस्टरचे पॅरामीटर्स माहित असणे आवश्यक आहे).
हे सर्किट पूर्णपणे कार्यरत आहे आणि अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या सर्किटचे तोटे नाहीत. 3.
ते बंद करण्यासाठी (ट्रान्झिस्टरच्या प्रकारावर अवलंबून), फक्त कंट्रोल पिन + किंवा - वायरशी जोडा.
DIYers लक्ष द्या!
आपण मदरबोर्ड (सिस्टम) बोर्डमध्ये तयार केलेल्या PWM नियंत्रण अल्गोरिदमशी समाधानी नसल्यास.
आणि तुमच्याकडे रीओबास (फॅन कंट्रोल कंट्रोलर) आहे जो तुम्हाला अनुकूल आहे, नंतर 3-पिन कनेक्टरसह फॅन वापरा.
जर PWM सह फॅन तुम्हाला प्रिय असेल किंवा बदली नसेल, तर तुम्हाला वर वर्णन केलेल्या पद्धतीचा वापर करून PWM अक्षम करणे आवश्यक आहे, 4-पिन कनेक्टरला 3-पिनने बदलणे आणि रीओबासशी कनेक्ट करणे आवश्यक आहे.
परंतु लक्षात ठेवा, कोणत्याही असामान्य मोडमध्ये PWM फॅन वापरणे तुम्हाला त्याची कमाल कार्यक्षमता प्राप्त करण्यास अनुमती देणार नाही.
फॅन सप्लाय व्होल्टेजमध्ये 10-20% घट झाल्यामुळे PWM सह एकाच वेळी DC करंट कंट्रोल वापरण्याची शिफारस केली जात नाही, ज्यामुळे अशा फॅनला पूर्ण कार्यक्षमता मिळू देणार नाही.
PWM सह एकाच वेळी वापरा - PWM पॉवर सप्लाय सर्किटसह फॅन ऑपरेशनची नियतकालिक अस्थिरता होऊ शकते (सिस्टमच्या पॉवर सप्लाय सर्किटसह PWM - PWM च्या फ्रिक्वेन्सी दरम्यान स्लाइडिंग बीट्स येऊ शकतात) आणि स्पीड स्टॅबिलायझेशनसह सुसज्ज असलेल्या सिस्टमसाठी संदिग्धता निर्माण करू शकते. प्रणाली याव्यतिरिक्त, मागील प्रकरणाप्रमाणे, फॅनवरील परिणामी व्होल्टेज 10-15% कमी होईल, जे अशा फॅनला पूर्ण कार्यक्षमतेपर्यंत पोहोचू देणार नाही.
तर एका गोष्टीवर थांबा. एकतर PWM फॅन वापरा किंवा 3-पिन कनेक्टर असलेल्या फॅनवरील पॉवर सप्लाय सर्किटद्वारे बाह्य फॅन कंट्रोल वापरा.
निष्कर्ष
PWM चा वापर किंवा, जसे आम्ही म्हणायचे, PWM व्होल्टेज-कमी करणाऱ्या DC उपकरणांची कार्यक्षमता वाढवते, ज्यामुळे PWM सह इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांची एकूण उष्णता कमी होते.
PWM तुम्हाला कॉम्पॅक्ट हाय-पॉवर डीसी नियंत्रित इलेक्ट्रिक ड्राइव्ह सिस्टम तयार करण्यास अनुमती देते.
आधुनिक डीसी व्होल्टेज कंट्रोल डिव्हाइसेस आणि स्टेप-डाउन व्होल्टेज स्टॅबिलायझर्समध्ये, समायोजन सामान्यतः PWM वापरून केले जातात. या उद्देशासाठी, नियंत्रक तयार केले जातात ज्यांना किमान संलग्नकांची आवश्यकता असते.
आम्ही आता डॅम्पिंग रेझिस्टर्स आणि रिओस्टॅट्सना अलविदा म्हणू शकतो!
ए. सोरोकिन यांनी तयार केले,
PWM किंवा PWM (पल्स-रुंदी मॉड्युलेशन) - पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन- ही पद्धत व्होल्टेज आणि करंटची परिमाण नियंत्रित करण्यासाठी डिझाइन केलेली आहे. PWM ची क्रिया म्हणजे स्थिर मोठेपणा आणि स्थिर वारंवारता असलेल्या नाडीची रुंदी बदलणे.
PWM रेग्युलेशनचे गुणधर्म पल्स कन्व्हर्टर्समध्ये, सर्किट्समध्ये डीसी मोटर्स किंवा LEDs ची चमक नियंत्रित करण्यासाठी वापरले जातात.
PWM ऑपरेटिंग तत्त्व
PWM च्या ऑपरेशनचे सिद्धांत, जसे की नावच सूचित करते, सिग्नलची पल्स रुंदी बदलणे आहे. पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन पद्धत वापरताना, सिग्नल वारंवारता आणि मोठेपणा स्थिर राहतात. PWM सिग्नलचे सर्वात महत्वाचे पॅरामीटर म्हणजे कर्तव्य चक्र, जे खालील सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाऊ शकते:
हे देखील लक्षात घेतले जाऊ शकते की उच्च आणि निम्न सिग्नलच्या वेळेची बेरीज सिग्नलचा कालावधी निर्धारित करते:
कुठे:
- टन - उच्च पातळी वेळ
- टॉफ - कमी पातळी वेळ
- टी - सिग्नल कालावधी
सिग्नलचा उच्च वेळ आणि कमी वेळ तळाच्या आकृतीमध्ये दर्शविला आहे. व्होल्टेज U1 ही सिग्नलची उच्च पातळीची स्थिती आहे, म्हणजेच त्याचे मोठेपणा.
खालील आकृती विशिष्ट उच्च आणि कमी वेळेच्या अंतरासह PWM सिग्नलचे उदाहरण आहे.
PWM ड्यूटी सायकल गणना
उदाहरण वापरून PWM ड्युटी सायकलची गणना:
टक्केवारी भरण्याच्या घटकाची गणना करण्यासाठी, आपण समान गणना करणे आवश्यक आहे आणि परिणाम 100% ने गुणाकार करणे आवश्यक आहे:
गणनेतून खालीलप्रमाणे, या उदाहरणात, सिग्नल (उच्च पातळी) 0.357 किंवा अन्यथा 37.5% च्या बरोबरीने भरलेले आहे. फिल फॅक्टर हे अमूर्त मूल्य आहे.
पल्स रुंदी मॉड्यूलेशनचे एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे सिग्नल वारंवारता देखील असू शकते, ज्याची गणना सूत्राद्वारे केली जाते:
T चे मूल्य, आमच्या उदाहरणात, सूत्रातील एकके जुळण्यासाठी काही सेकंदात घेतले पाहिजे. वारंवारता सूत्र 1/सेकंद असल्याने, 800ms 0.8 सेकंदात रूपांतरित करू.
पल्स रुंदी समायोजित करण्याच्या शक्यतेबद्दल धन्यवाद, बदलणे शक्य आहे, उदाहरणार्थ, सरासरी व्होल्टेज मूल्य. खालील आकृती समान सिग्नल वारंवारता आणि समान मोठेपणा राखताना भिन्न कर्तव्य चक्र दर्शवते.
सरासरी PWM व्होल्टेजची गणना करण्यासाठी, तुम्हाला कर्तव्य चक्र माहित असणे आवश्यक आहे, कारण सरासरी व्होल्टेज हे कर्तव्य चक्र आणि सिग्नल व्होल्टेजचे मोठेपणाचे उत्पादन आहे.
उदाहरणार्थ, कर्तव्य चक्र 37.5% (0.357) च्या बरोबरीचे होते आणि व्होल्टेज मोठेपणा U1 = 12V सरासरी व्होल्टेज Uav देईल:
या प्रकरणात, PWM सिग्नलचे सरासरी व्होल्टेज 4.5 V आहे.
PWM पुरवठा व्होल्टेज U1 पासून 0 पर्यंतच्या श्रेणीतील व्होल्टेज कमी करण्याची एक अतिशय सोपी क्षमता देते. याचा वापर केला जाऊ शकतो, उदाहरणार्थ, सरासरी व्होल्टेज मूल्याद्वारे समर्थित डीसी (डायरेक्ट करंट) मोटरच्या रोटेशन गतीसाठी.
PWM सिग्नल मायक्रोकंट्रोलर किंवा ॲनालॉग सर्किटद्वारे व्युत्पन्न केला जाऊ शकतो. अशा सर्किट्समधील सिग्नल कमी व्होल्टेज आणि खूप कमी आउटपुट वर्तमान द्वारे दर्शविले जाते. शक्तिशाली भारांचे नियमन करणे आवश्यक असल्यास, नियंत्रण प्रणाली वापरली पाहिजे, उदाहरणार्थ, ट्रान्झिस्टर वापरणे.
हे द्विध्रुवीय किंवा फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर असू शकते. पुढील उदाहरणांमध्ये ते वापरले जाईल.
PWM वापरून एलईडी नियंत्रित करण्याचे उदाहरण.
PWM सिग्नल ट्रान्झिस्टर VT1 च्या पायाला रेझिस्टर R1 द्वारे पुरवला जातो, दुसऱ्या शब्दांत, सिग्नल बदलल्यावर ट्रान्झिस्टर VT1 चालू आणि बंद होतो. हे त्या परिस्थितीसारखेच आहे ज्यामध्ये ट्रान्झिस्टर नियमित स्विचद्वारे बदलले जाऊ शकते, खाली दर्शविल्याप्रमाणे:
जेव्हा स्विच बंद असतो, तेव्हा LED 12V च्या व्होल्टेजसह रेझिस्टर R2 (वर्तमान मर्यादा) द्वारे चालविले जाते. आणि जेव्हा स्विच उघडला जातो तेव्हा सर्किटमध्ये व्यत्यय येतो आणि एलईडी बाहेर जातो. कमी वारंवारता असलेल्या अशा स्विचिंगचा परिणाम होईल.
तथापि, LEDs ची तीव्रता नियंत्रित करणे आवश्यक असल्यास, PWM सिग्नलची वारंवारता वाढवणे आवश्यक आहे, जेणेकरून मानवी डोळ्याला फसवता येईल. सैद्धांतिकदृष्ट्या, 50 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह स्विच करणे यापुढे मानवी डोळ्यासाठी अदृश्य नाही, ज्यामुळे एलईडीची चमक कमी होण्याचा परिणाम होतो.
ड्युटी सायकल जितकी कमी असेल तितका LED कमकुवत होईल कारण LED एका कालावधीत कमी वेळ चालू असेल.
समान तत्त्व आणि समान योजना यासाठी वापरली जाऊ शकते. मोटरच्या बाबतीत, तथापि, दोन कारणांसाठी उच्च स्विचिंग वारंवारता (15-20 kHz वरील) वापरणे आवश्यक आहे.
यापैकी प्रथम इंजिन करू शकणाऱ्या आवाजाची चिंता करते (एक अप्रिय चीक). 15-20 kHz ची वारंवारता ही मानवी कानाच्या श्रवणक्षमतेची सैद्धांतिक मर्यादा आहे, त्यामुळे या मर्यादेपेक्षा जास्त वारंवारता ऐकू येत नाही.
दुसरा प्रश्न इंजिनच्या स्थिरतेशी संबंधित आहे. कमी ड्युटी सायकलसह कमी-फ्रिक्वेंसी सिग्नलसह इंजिन चालवताना, इंजिनची गती अस्थिर असेल किंवा पूर्ण थांबू शकते. म्हणून, PWM सिग्नलची वारंवारता जितकी जास्त असेल तितकी सरासरी आउटपुट व्होल्टेजची स्थिरता जास्त असेल. कमी व्होल्टेज रिपल देखील आहे.
तथापि, आपण PWM सिग्नलची वारंवारता खूप वाढवू नये, कारण उच्च फ्रिक्वेन्सीवर ट्रान्झिस्टरला पूर्णपणे उघडण्यास किंवा बंद करण्यास वेळ नसतो आणि नियंत्रण सर्किट योग्यरित्या कार्य करणार नाही. हे विशेषतः फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टरसाठी खरे आहे, जेथे डिझाइनवर अवलंबून रिचार्जिंगची वेळ तुलनेने लांब असू शकते.
PWM सिग्नलची खूप जास्त वारंवारता देखील ट्रान्झिस्टरच्या नुकसानास कारणीभूत ठरते, कारण प्रत्येक स्विचिंगमुळे ऊर्जा नुकसान होते. उच्च फ्रिक्वेन्सीवर मोठ्या प्रवाहांचे नियंत्रण करताना, कमी वहन प्रतिरोधासह उच्च-गती ट्रान्झिस्टर निवडणे आवश्यक आहे.
नियंत्रण करताना, ट्रान्झिस्टर बंद केल्यावर दिसणाऱ्या इंडक्शन सर्जेसपासून ट्रांजिस्टर VT1 चे संरक्षण करण्यासाठी डायोड वापरणे लक्षात ठेवावे. डायोड वापरल्याबद्दल धन्यवाद, त्यातून इंडक्शन पल्स डिस्चार्ज होतो आणि मोटरचा अंतर्गत प्रतिकार होतो, ज्यामुळे ट्रान्झिस्टरचे संरक्षण होते.
