펄스 너비 변조 (PWM) 는 일정한 주파수에서 빠르게 전환하여 전자 신호의 효과적인 출력을 조정하는 전력 제어 기술입니다.전체 사이클에 "전도"시간의 비율을 조정함으로써, 디지털 신호 소스는 끊임없이 변화하는 아날로그 전압 수준을 시뮬레이션하여 부하에 제공되는 평균 에너지를 제어 할 수 있습니다.
좀 더 광범위하게 말하면, 변조 기술은 회로나 시스템의 행동에 영향을 주기 위해 전기 파동 형태를 변화시키거나 전기 파동 형태로 정보를 암호화하는 것을 의미한다.실용적인 전자 제품, 이것은 신호를 데이터를 전송하거나 장치에 도달하는 전압이나 전류의 크기를 관리 할 수 있도록 형성하는 것을 의미합니다. 이 원칙은 모터 드라이브에 널리 적용되었습니다.조명 저조화, 오디오 시스템, 그리고 전력 변환 또는 배터리 충전 회로.
PWM, 진폭 변조 (AM) 및 주파수 변조 (FM) 는 진폭 또는 주파수의 신호 인식을 제어하는 주요 전략이지만이 기사는 PWM에 대해 구체적으로 논의 할 것입니다.
PWM 기본 - 근무 주기와 전환 주파수
앞서 언급했듯이, PWM은 실효전압과 로드에 전달되는 전류를 조정함으로써 파동 형태를 형성합니다.이것은 완전히 켜져 있고 완전히 꺼져 있는 상태 사이를 전환하기 위해 빠르게 스위칭 장치 (일반적으로 트랜지스터) 를 구동함으로써 달성된다.각 상태에서 스위치 장치의 유지 시간을 변경함으로써 시스템은 높은 레벨과 낮은 레벨 간격의 상대적 기간을 통해 정보를 암호화합니다.
사실, PWM는 매 스위치 사이클에서 장치가 전원 전원 전압을 얻는 데 걸리는 시간을 변경함으로써 그 순전 전력을 제한합니다.'전도 시간'을 증가하면 평균 출력 전압이 증가합니다., '전도 시간'을 줄이는 동안 부하의 유효 전압 수준을 낮추게됩니다. 이 행동은 두 가지 주요 매개 변수: 작업 주기와 전환 주파수로 설명 될 수 있습니다.
듀이 사이클은 신호가 전체 파형 사이클 내에서 활성 상태 또는 높은 수준 상태의 시간 비율을 나타냅니다. 이 비율은 일반적으로 퍼센트 (%) 로 표현됩니다.출력이 각 사이클 동안 켜진 상태 (효율 상태) 에서 얼마나 오래 유지되는지 표시합니다.예를 들어, 디지털 파형이 3 밀리 초 동안 높은 수준을 유지하고 1 밀리 초 동안 낮은 수준을 유지한다면, 전체 기간은 4 밀리 초이며, 작업 주기는 75%입니다.그리고 대응되는 스위치 주파수는 250 Hz입니다..
직무주기가 직접적으로 각 펄스 전력 섹션의 기간을 결정하기 때문에,작업 사이클을 수정하는 것은 실제 전원 공급 전압을 변경하지 않고 높은 수준의 시간과 낮은 수준의 시간의 비율을 변경하여 부하에 전달되는 효과적인 전력을 제어 할 수 있습니다.많은 시스템에서, 전압과 주파수는 고정된 매개 변수이며, 작업 주기는 주요 조정 가능한 제어 변수입니다.작업 주기를 모니터링하는 것은 또한 시스템에서 제공되는 예상 전력 수준을 결정하는 신뢰할 수있는 지표로 사용될 수 있습니다..
스위칭 주파수는 주어진 시간 내에 이벤트가 반복되는 횟수를 나타냅니다.PWM 신호를 구동하는 스위치 장치에서 초당 수행되는 "켜고 끄는" 주기의 수를 의미합니다.이 주파수는 헤르츠 (Hz) 로 측정되며 전체 운영 주기에 걸쳐 전력 레벨의 주행 속도를 나타냅니다.
부하의 예상 성능을 보장하기 위해서는 적절한 PWM 전환 주파수를 선택해야합니다. 특정 응용 프로그램에 설정된 주파수가 너무 높다면,릴레 또는 특정 유형의 액추에이터와 같은 기계 부품이 빠른 전환 속도를 달성 할 수 없습니다.반대로 낮은 스위치 주파수는 소음, 진동 또는 제어 장치의 불안정성과 같은 부정적인 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어,상대적으로 낮은 주파수는 모터를 구동하는 데 허용되지만, LED와 같은 고체 상태 부하는 일반적으로 깜박이지 않고 원활하게 작동하려면 훨씬 높은 스위치 주파수를 필요로합니다.