पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन

PWM किंवा PWM (पल्स विड्थ मॉड्युलेशन) हा लोडला वीजपुरवठा नियंत्रित करण्याचा एक मार्ग आहे. नियंत्रणामध्ये नाडीचा कालावधी स्थिर पल्स पुनरावृत्ती दराने बदलणे समाविष्ट आहे. पल्स विड्थ मॉड्युलेशन अॅनालॉग, डिजिटल, बायनरी आणि टर्नरीमध्ये उपलब्ध आहे.

पल्स-रुंदीच्या मॉड्युलेशनच्या वापरामुळे इलेक्ट्रिकल कन्व्हर्टरची कार्यक्षमता वाढवणे शक्य होते, विशेषत: पल्स कन्व्हर्टरसाठी, जे आज विविध इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांसाठी दुय्यम वीज पुरवठ्याचा आधार बनतात. फ्लायबॅक आणि फॉरवर्ड सिंगल, पुश-पुल आणि हाफ-ब्रिज, तसेच ब्रिज स्विचिंग कन्व्हर्टर आज PWM च्या सहभागाने नियंत्रित केले जातात, हे रेझोनंट कन्व्हर्टरवर देखील लागू होते.

पल्स रुंदी मॉड्यूलेशन तुम्हाला मोबाइल फोन, स्मार्टफोन, लॅपटॉपच्या लिक्विड क्रिस्टल डिस्प्लेच्या बॅकलाइटची चमक समायोजित करण्यास अनुमती देते. मध्ये PWM लागू केले आहे वेल्डिंग मशीन, कार इनव्हर्टरमध्ये, चार्जर्समध्ये, इ. आज प्रत्येक चार्जर त्याच्या ऑपरेशनमध्ये PWM वापरतो.

की-मोड बायपोलर आणि फील्ड-इफेक्ट ट्रान्झिस्टर आधुनिक उच्च-फ्रिक्वेंसी कन्व्हर्टर्समध्ये स्विचिंग घटक म्हणून वापरले जातात. याचा अर्थ असा की ज्या कालावधीत ट्रान्झिस्टर पूर्णपणे उघडलेले असते आणि कालावधीचा काही भाग तो पूर्णपणे बंद असतो.

आणि क्षणिक अवस्थेत केवळ दहापट नॅनोसेकंद टिकत असल्याने, स्विचद्वारे सोडलेली शक्ती स्विच केलेल्या उर्जेच्या तुलनेत कमी असते, परिणामी, स्विचवरील उष्णतेच्या रूपात सोडलेली सरासरी उर्जा नगण्य असते. या प्रकरणात, बंद स्थितीत, स्विच म्हणून ट्रान्झिस्टरचा प्रतिकार खूपच लहान असतो आणि त्यावरील व्होल्टेज ड्रॉप शून्याच्या जवळ येतो.

खुल्या अवस्थेत, ट्रान्झिस्टरची चालकता शून्याच्या जवळ असते आणि प्रवाह व्यावहारिकपणे त्यातून वाहत नाही. हे उच्च कार्यक्षमतेसह कॉम्पॅक्ट कन्व्हर्टर तयार करणे शक्य करते, म्हणजेच कमी उष्णतेच्या नुकसानासह. ZCS (झिरो करंट स्विचिंग) रेझोनंट कन्व्हर्टर हे नुकसान कमी करतात.

अॅनालॉग-प्रकार PWM जनरेटरमध्ये, नियंत्रण सिग्नल अॅनालॉग तुलनाकर्त्याद्वारे व्युत्पन्न केला जातो जेव्हा, उदाहरणार्थ, तुलनाकर्त्याच्या इनव्हर्टिंग इनपुटवर त्रिकोण किंवा ट्रायोड सिग्नल लागू केला जातो आणि नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटवर एक मॉड्युलेटिंग सतत सिग्नल लागू केला जातो.

आउटपुट डाळी प्राप्त होतात आयताकृती, त्यांचा पुनरावृत्ती दर करवतीच्या (किंवा त्रिकोणी वेव्हफॉर्म) च्या वारंवारतेइतका असतो आणि नाडीच्या सकारात्मक भागाचा कालावधी हा त्या वेळेशी संबंधित असतो ज्या दरम्यान मॉड्युलेटिंग डीसी सिग्नलची पातळी नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटवर लागू होते. इन्व्हर्टिंग इनपुटला दिले जाणारे सॉ सिग्नलच्या पातळीपेक्षा तुलनाकर्ता जास्त आहे.जेव्हा सॉ व्होल्टेज मॉड्युलेटिंग सिग्नलपेक्षा जास्त असेल तेव्हा आउटपुट नाडीचा नकारात्मक भाग असेल.

जर तुलना करणार्‍याच्या नॉन-इनव्हर्टिंग इनपुटवर सॉ लागू केला असेल आणि मॉड्युलेटिंग सिग्नल इनव्हर्टिंगला लागू केला असेल, तर जेव्हा सॉ व्होल्टेज मॉड्युलेटिंग सिग्नलच्या मूल्यापेक्षा जास्त असेल तेव्हा स्क्वेअर वेव्ह आउटपुट डाळींचे सकारात्मक मूल्य असेल. इनव्हर्टिंग इनपुटवर लागू केले जाते आणि नकारात्मक — जेव्हा सॉ व्होल्टेज मॉड्युलेटिंग सिग्नलपेक्षा कमी असते. एनालॉग PWM निर्मितीचे उदाहरण म्हणजे TL494 चिप, जी आज मोठ्या प्रमाणावर स्विचिंग पॉवर सप्लायच्या बांधकामात वापरली जाते.

डिजिटल PWM बायनरी डिजिटल तंत्रज्ञानामध्ये वापरले जाते. आउटपुट डाळी देखील दोन मूल्यांपैकी फक्त एक (चालू किंवा बंद) घेतात आणि सरासरी आउटपुट पातळी इच्छित एकापर्यंत पोहोचते. येथे, सॉटूथ सिग्नल एन-बिट काउंटर वापरून प्राप्त केला जातो.

PWM डिजिटल उपकरणे देखील स्थिर वारंवारतेवर कार्य करतात, आवश्यकपणे नियंत्रित उपकरणाच्या प्रतिसाद वेळेपेक्षा जास्त असतात, या पद्धतीला ओव्हरसॅम्पलिंग म्हणतात. घड्याळाच्या कडांच्या दरम्यान, डिजिटल PWM आउटपुट स्थिर, उच्च किंवा कमी राहते, डिजिटल तुलनाकर्ताच्या आउटपुटच्या वर्तमान स्थितीवर अवलंबून असते, जे काउंटर सिग्नलच्या पातळीची आणि अंदाजे डिजिटलची तुलना करते.

आउटपुट 1 आणि 0 राज्यांसह डाळींच्या क्रमानुसार घड्याळात आहे, घड्याळाची प्रत्येक स्थिती उलट केली जाऊ शकते किंवा नाही. डाळींची वारंवारता जवळ येणा-या सिग्नलच्या पातळीच्या प्रमाणात असते आणि सलग एकके विस्तीर्ण, लांब नाडी बनवू शकतात.

परिणामी व्हेरिएबल-रुंदीच्या डाळी घड्याळ कालावधीच्या पटीत असतील आणि वारंवारता 1 / 2NT च्या समान असेल, जेथे T हा घड्याळ कालावधी आहे, N ही घड्याळ चक्रांची संख्या आहे. घड्याळाच्या वारंवारतेच्या बाबतीत कमी वारंवारता येथे साध्य करता येते. वर्णन केलेली डिजिटल जनरेशन योजना एक-बिट किंवा दोन-स्तरीय PWM, पल्स-कोडेड PCM मॉड्यूलेशन आहे.

हे दोन-स्टेज पल्स-कोडेड मॉड्युलेशन मूलत: 1/T ची वारंवारता आणि T किंवा 0 च्या रुंदीसह डाळींचा एक क्रम आहे. दीर्घ कालावधीसाठी सरासरी काढण्यासाठी ओव्हरसॅम्पलिंगचा वापर केला जातो. उच्च-गुणवत्तेचे PWM सिंगल-बिट पल्स-डेन्स मॉड्युलेशनद्वारे प्राप्त केले जाते, ज्याला पल्स-फ्रिक्वेंसी मॉड्युलेशन देखील म्हणतात.

डिजिटल पल्स-रुंदी मॉड्यूलेशनमध्ये, कालावधी भरणारे आयताकृती उपपल्स कालावधीमध्ये कुठेही दिसू शकतात आणि त्यानंतरच त्यांची संख्या कालावधीसाठी सिग्नलच्या सरासरी मूल्यावर परिणाम करते. म्हणून जर आपण कालखंडाला 8 भागांमध्ये विभागले, तर नाडी संयोजन 11001100, 11110000, 11000101, 10101010, इ. समान कालावधीची सरासरी देईल, परंतु वैयक्तिक युनिट्स की ट्रांझिस्टरचे कर्तव्य चक्र अधिक जड बनवतात.

PWM बद्दल बोलताना इलेक्ट्रॉनिक्सचे ल्युमिनियर्स मेकॅनिक्सला समान साधर्म्य देतात. इंजिन चालू किंवा बंद केल्यानंतर तुम्ही इंजिनसह जड फ्लायव्हील फिरवल्यास, फ्लायव्हील एकतर फिरते आणि फिरत राहते किंवा इंजिन बंद असताना घर्षणामुळे थांबते.

परंतु जर इंजिन काही सेकंद प्रति मिनिट चालू केले तर फ्लायव्हीलचे फिरणे एका विशिष्ट वेगाने जडत्वामुळे कायम राहते. आणि इंजिन जितका जास्त चालू असेल तितका फ्लायव्हीलच्या फिरण्याचा वेग जास्त असेल.तर PWM सह, एक चालू आणि बंद सिग्नल (0 आणि 1) आउटपुटवर येतो आणि परिणाम म्हणजे सरासरी मूल्य. कालांतराने डाळींचे व्होल्टेज एकत्रित करून, आम्ही डाळींखालील क्षेत्र प्राप्त करतो आणि कार्यरत शरीरावर होणारा परिणाम व्होल्टेजच्या सरासरी मूल्यासह कामाच्या समान असेल.

कन्व्हर्टर्स अशा प्रकारे कार्य करतात, जेथे प्रति सेकंद हजारो वेळा स्विचिंग होते आणि फ्रिक्वेन्सी मेगाहर्ट्झच्या युनिट्सपर्यंत पोहोचते. विशेष पीडब्लूएम कंट्रोलर्सचा वापर मोठ्या प्रमाणावर ऊर्जा-बचत दिवे, वीज पुरवठा, बॅलास्ट नियंत्रित करण्यासाठी केला जातो. मोटर्ससाठी वारंवारता कन्व्हर्टर्स इ.

पल्स कालावधीच्या एकूण कालावधीच्या ऑन-टाइम (नाडीचा सकारात्मक भाग) च्या गुणोत्तराला कर्तव्य चक्र म्हणतात. म्हणून, जर चालू होण्याची वेळ 10 μs असेल आणि कालावधी 100 μs असेल, तर 10 kHz च्या वारंवारतेवर, कर्तव्य चक्र 10 असेल, आणि ते लिहितात की S = 10. उलट शुल्क चक्राला कर्तव्य म्हणतात. सायकल, इंग्रजीत ड्युटी सायकल किंवा थोडक्यात डीसी.

तर, दिलेल्या उदाहरणासाठी, DC = 0.1 पासून 10/100 = 0.1. पल्स-रुंदीच्या मॉड्युलेशनसह, नाडीचे कर्तव्य चक्र समायोजित करून, म्हणजे, थेट प्रवाह बदलून, आवश्यक सरासरी मूल्य इलेक्ट्रॉनिक किंवा इतर विद्युत उपकरणाच्या आउटपुटवर प्राप्त केले जाते, जसे की मोटर.