La modulación por ancho de pulso (PWM) es una técnica de control de potencia que ajusta la salida efectiva de señales electrónicas cambiándolas rápidamente a una frecuencia fija.Ajustando la relación entre el tiempo de "conducción" y el ciclo total, la fuente de señal digital puede simular los niveles de voltaje analógico que cambian constantemente, controlando así la energía media suministrada a la carga.
En términos más generales, la tecnología de modulación se refiere a cambiar la forma de onda eléctrica o codificar información en una forma de onda eléctrica para influir en el comportamiento de los circuitos o sistemas.En productos electrónicos prácticos, esto significa dar forma a la señal para que pueda transmitir datos o gestionar la magnitud del voltaje o corriente que llega al dispositivo.Disminución de la luz, sistemas de audio, así como circuitos de conversión de energía o de carga de baterías.
Aunque PWM, modulación de amplitud (AM) y modulación de frecuencia (FM) son las principales estrategias para controlar la percepción de la señal de amplitud o frecuencia, este artículo discutirá específicamente PWM.
Fundamentos del PWM - Ciclo de trabajo y frecuencia de cambio
Como se mencionó anteriormente, el PWM forma formas de onda ajustando el voltaje efectivo y la corriente entregada a la carga.Esto se logra mediante la conducción rápida de dispositivos de conmutación (generalmente transistores) para cambiar entre estados completamente encendidos y completamente apagadosAl cambiar el tiempo de espera del dispositivo de conmutación en cada estado, el sistema codifica la información a través de la duración relativa de los intervalos de alto y bajo nivel.
De hecho, PWM limita su potencia eléctrica neta cambiando el tiempo que tarda el dispositivo en obtener el voltaje de suministro de energía completo en cada ciclo de conmutación.El aumento del "tiempo de conducción" aumentará el voltaje de salida promedioEste comportamiento puede describirse por dos parámetros principales: ciclo de trabajo y frecuencia de conmutación.
El ciclo de trabajo representa la proporción de tiempo que una señal está en un estado activo o de alto nivel dentro de un ciclo completo de forma de onda.indicando cuánto tiempo permanece la salida en el estado encendido (efectivo) durante cada cicloPor ejemplo, si la forma de onda digital mantiene un nivel alto durante 3 milisegundos y un nivel bajo durante 1 milisegundo, el período total es de 4 milisegundos, el ciclo de trabajo es del 75%,y la frecuencia de conmutación correspondiente es de 250 Hz.
Dado que el ciclo de trabajo determina directamente la duración de cada sección con energía de pulso,la modificación del ciclo de trabajo puede controlar la potencia efectiva entregada a la carga cambiando la relación entre el tiempo de alto nivel y el tiempo de bajo nivel sin cambiar el voltaje de alimentación realEn muchos sistemas, el voltaje y la frecuencia son parámetros fijos, y el ciclo de trabajo es la principal variable de control ajustable.La vigilancia del ciclo de trabajo también puede servir como indicador fiable para determinar el nivel de potencia esperado proporcionado por el sistema..
La frecuencia de conmutación describe el número de veces que un evento se repite dentro de un período de tiempo determinado.se refiere al número de ciclos de encendido-apagado realizados por segundo por el dispositivo de conmutación que impulsa la señal PWMEsta frecuencia se mide en Hertz (Hz) y representa la velocidad de ciclo del nivel de potencia durante todo el ciclo de funcionamiento.
Para garantizar el rendimiento esperado de la carga, es necesario elegir una frecuencia de conmutación PWM adecuada.los componentes mecánicos, como los relés o ciertos tipos de actuadores, pueden no ser capaces de alcanzar una velocidad de conmutación rápidaPor el contrario, una baja frecuencia de conmutación puede tener efectos adversos como ruido, vibración o inestabilidad de los dispositivos controlados.aunque las frecuencias relativamente bajas son aceptables para motores de accionamiento, las cargas de estado sólido, como los LED, generalmente requieren frecuencias de conmutación significativamente más altas para funcionar sin problemas sin parpadeo.