Kontroler PWM. Modulacja szerokości impulsu. Schemat
Podczas pracy z wieloma różnymi technologiami często pojawia się pytanie: jak kontrolować dostępną moc? Co zrobić, jeśli chcesz obniżyć lub zwiększyć? Odpowiedź na te pytania to kontroler PWM. Jaki on jest? Gdzie to ma zastosowanie? A jak złożyć takie urządzenie?
Co to jest modulacja szerokości impulsu?
Bez wyjaśnienia znaczenia tego terminu nie ma sensu kontynuować. Zatem modulacja szerokości impulsu jest procesem sterowania mocą, który jest przykładany do obciążenia, realizowany poprzez modyfikację cyklu pracy impulsu, który odbywa się ze stałą częstotliwością. Istnieje kilka rodzajów modulacji szerokości impulsu:
1. Analogowe.
2 Cyfrowy.
3 Binarny (dwupoziomowy).
4 Trzykrotnie (trzy poziomy).
Co to jest kontroler PWM?
Teraz, gdy wiemy, jaka jest modulacja szerokości impulsu, możemy porozmawiać o głównym temacie artykułu. Sterownik PWM służy do regulacji napięcia zasilania i zapobiegania silnym obciążeniom inercyjnym w motoryzacji i motocyklach. To może wydawać się zbyt skomplikowane i najlepiej zilustrowane przykładem. Załóżmy, że konieczne jest, aby lampy oświetlenia wewnętrznego zmieniły jasność nie natychmiast, ale stopniowo. Dotyczy to również światła pozycyjne reflektory samochodowe lub wentylatory. Możesz zrealizować to pragnienie, instalując tranzystor regulator napięcia (parametryczne lub kompensacyjne). Ale przy dużym prądzie zostanie przydzielona bardzo wysoka moc i będzie wymagać instalacji dodatkowych dużych grzejników lub dodania wymuszonego układu chłodzenia przy użyciu małego wentylatora usuniętego z komputera. Jak widać, ta ścieżka pociąga za sobą wiele konsekwencji, które trzeba będzie przezwyciężyć.
Prawdziwy kontroler PWM, który działa na tranzystorach polowych o dużej mocy, stał się prawdziwym wybawieniem z tej sytuacji. Mogą jeździć duże prądy (które osiągają 160 A) przy napięciu zaledwie 12-15V przy bramie. Należy zauważyć, że opór otwartego tranzystora jest dość mały, a z tego powodu poziom rozproszonej mocy może być znacznie zmniejszony. Aby utworzyć własny kontroler PWM, potrzebujesz obwodu sterującego, który może zapewnić różnicę napięcia między źródłem a bramą w zakresie 12-15V. Jeśli to nie zostanie osiągnięte, wówczas opór kanału znacznie wzrośnie, a rozproszona moc znacznie wzrośnie. A to z kolei może prowadzić do tego, że tranzystor przegrzewa się i zawiedzie.
Dostępne są różne układy mikroprocesorowe dla regulatorów PWM, które mogą wytrzymać wzrost napięcia wejściowego do 25-30 V, podczas gdy moc będzie tylko 7-14V. Umożliwi to włączenie tranzystora wyjściowego do obwodu wraz ze wspólnym spustem. To z kolei jest niezbędne do połączenia obciążenia ze zwykłym minusem. Przykłady obejmują następujące próbki: L9610, L9611, U6080B ... U6084B. Większość ładunków nie pobiera prądu większego niż 10 amperów, więc nie może powodować spadku napięcia. W rezultacie możliwe jest stosowanie prostych schematów bez opracowywania w postaci dodatkowego węzła, który zwiększy napięcie. I to właśnie te próbki regulatorów PWM zostaną omówione w artykule. Mogą być zbudowane na bazie asymetrycznego lub czującego multiwibratora. Warto mówić o prędkości obrotowej sterownika PWM. O tym dalej.
Schemat nr 1
Ten obwód regulatora PWM został zmontowany na inwerterach CMOS IC. Jest to generator prostokątnych impulsów, który działa na 2 elementy logiczne. Dzięki diodom zmienia się oddzielnie stała czasowa rozładowania i ładowania kondensatora nastawczego częstotliwości. Pozwala to na zmianę cyklu roboczego, który ma impulsy wyjściowe, a co za tym idzie - wartość skutecznego napięcia, które znajduje się na ładunku. W tym schemacie możliwe jest stosowanie dowolnych odwracających elementów CMOS, a także OR-NOT i I. Jako przykłady można zastosować K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5. Możesz użyć innych typów, ale wcześniej będziesz musiał dokładnie przemyśleć, jak poprawnie pogrupować swoje dane wejściowe, aby mogły wykonać przypisaną funkcję. Zaletami tego schematu są dostępność i prostota elementów. Wady - złożoność (prawie niemożliwe) udoskonalenia i niedoskonałości w odniesieniu do zmiany zakresu napięcia wyjściowego.
Schemat №2
Ma lepsze właściwości niż pierwsza próbka, ale trudniej ją wdrożyć. Może regulować efektywne napięcie na obciążeniu w zakresie 0-12 V, do którego zmienia się z początkowej wartości 8-12V. Maksymalny prąd zależy od rodzaju tranzystora polowego i może osiągnąć znaczące wartości. Biorąc pod uwagę, że napięcie wyjściowe jest proporcjonalne do sterowania wejściowego, obwód ten może być wykorzystywany jako część systemu sterowania (w celu utrzymania poziomu temperatury).
Powody rozprzestrzeniania się
Co przyciąga zmotoryzowanych kontrolerów PWM? Należy zauważyć, że pragnienie zwiększenia wydajności przy budowie wtórnego źródła energii na sprzęt elektroniczny. Ze względu na tę właściwość technologia ta znajduje się również w produkcji monitorów komputerowych, wyświetlaczy w telefonach, laptopach, tabletach i podobnych urządzeniach, a nie tylko w samochodach. Należy również zauważyć znaczną taniość, która jest inna w przypadku tej technologii w jej stosowaniu. Ponadto, jeśli zdecydujesz się nie kupować, ale samemu zbierzesz kontroler PWM, możesz zaoszczędzić pieniądze, poprawiając swój własny samochód.
Wniosek
Cóż, teraz wiesz, co to jest kontrola mocy PWM, jak to działa, a ty sam możesz nawet montować takie urządzenia. Dlatego jeśli chcesz poeksperymentować z możliwościami swojego samochodu, możesz powiedzieć tylko jedno - zrób to. Nie możesz po prostu skorzystać z przedstawionych tu schematów, ale także znacznie je zmodyfikować, jeśli masz odpowiednią wiedzę i doświadczenie. Ale nawet jeśli wszystko nie zadziała po raz pierwszy, możesz uzyskać bardzo cenną rzecz - doświadczenie. Kto wie, gdzie może się przydać następnym razem i jak ważna będzie jego obecność.