PWM은 개별 IC, MCU 또는 트랜지스터 회로와 같은 특정 소스에서 생성 될 수있는 펄스 폭의 가변 특성을 나타내는 펄스 폭 변조를 나타냅니다.

PWM이란?

간단히 말해서 PWM 프로세스는 ON / OFF 타이밍 비율이 다른 특정 속도로 공급 전압을 켜고 끄는 것입니다. 여기서 전압의 스위치 ON 길이는 스위치 OFF 길이보다 크거나 작거나 같을 수 있습니다.

예를 들어 PWM은 2 초 ON 1 초 OFF, 1 초 ON 2 초 OFF 또는 1 초 ON, 1 초 OFF의 속도로 ON 및 OFF를 전환하도록 고정 된 전압으로 구성 될 수 있습니다.

공급 전압의이 ON / OFF 속도가 다르게 최적화되면 전압이 PWM 또는 펄스 폭 변조라고 말합니다.

아래에 표시된 것처럼 전압 대 시간 그래프에 일정한 DC 전위가 어떻게 나타나는지에 대해 모두 이미 알고 있어야합니다.

위의 이미지에서 우리는 9V 레벨에서 직선을 볼 수 있습니다. 이것은 9V 레벨이 시간에 따라 변하지 않기 때문에 달성되어 직선을 볼 수 있습니다.

이제이 9V가 1 초마다 켜지고 꺼지면 위의 그래프는 다음과 같습니다.

“오늘날 사용되는 테슬라 코일은 무엇입니까 ”

9V가 1 초마다 교대로 켜지고 꺼지기 때문에 이제 9V 라인이 더 이상 1 초마다 블록 형태의 직선 평가자가 아님을 분명히 알 수 있습니다.

위의 트레이스는 9V가 켜지고 꺼질 때 작동이 순간적이므로 갑자기 9V가 0 레벨이되고 갑자기 9V 레벨이되어 그래프에 직사각형 모양이 형성되기 때문에 위의 트레이스는 직사각형 블록처럼 보입니다.

위의 조건은 피크 전압과 평균 전압 또는 RMS 전압의 두 가지 매개 변수를 측정하는 맥동 전압을 발생시킵니다.

피크 및 평균 전압

첫 번째 이미지에서 피크 전압은 분명히 9V이고, 전압이 끊김없이 일정하기 때문에 평균 전압도 9V입니다.

그러나 두 번째 이미지에서는 전압이 1Hz 속도 (1 초 ON, 1 초 OFF)로 켜짐 / 꺼짐에도 불구하고 피크가 ON 기간 동안 항상 9V 표시에 도달하기 때문에 피크는 여전히 9V와 동일합니다. 그러나 여기서 평균 전압은 9V가 아니라 4.5V입니다. 이는 전압의 생성 및 차단이 50 % 비율로 이루어지기 때문입니다.

PWM 논의에서이 ON / OFF 속도를 PWM의 듀티 사이클이라고하므로 위의 경우 듀티 사이클이 50 %입니다.

DC 범위에서 디지털 멀티 미터로 PWM을 측정 할 때 항상 미터에서 평균 값을 얻습니다.

새로운 애호가들은 종종이 독서와 혼동을 일으키고 그것을 최고 값으로 여기는데, 이는 완전히 잘못된 것입니다.

위에서 설명한 것처럼 PWM의 피크 값은 대부분 회로에 공급되는 공급 전압과 같고 미터의 평균 전압은 PWM의 ON / OFF 기간의 평균이됩니다.

PWM을 사용한 MOSFET 스위칭

따라서 PWM을 사용하여 MOSFET을 전환하고 게이트 전압이 예를 들어 3V 인 경우, 이는 미터에 표시된 평균 전압 일 수 있으므로 당황하지 마십시오. 피크 전압은 회로의 공급 장치만큼 높을 수 있습니다. 전압.

따라서 MOSFET은 이러한 피크 값을 통해 미세하고 완전히 전도 될 것으로 예상 될 수 있으며 평균 전압은 디바이스의 스위칭 사양이 아닌 전도 기간에만 영향을 미칩니다.

이전 섹션에서 논의했듯이 PWM은 기본적으로 다양한 펄스 폭, 즉 DC의 ON 및 OFF 기간을 포함합니다.

예를 들어 ON 시간보다 ON 시간이 50 % 적은 PWM 출력을 원한다고 가정 해 보겠습니다.

선택한 ON 시간이 1/2 초이고 OFF 시간이 1 초라고 가정하면 다음 다이어그램에서 볼 수 있듯이 1/2 초 ON 및 1 초 OFF의 듀티 사이클이 발생합니다. .

PWM의 듀티 사이클 분석

이 예에서 PWM은 9V의 피크 전압을 생성하도록 최적화되었지만 ON 시간이 완전한 ON / OFF 사이클의 35 %에 불과하기 때문에 평균 전압은 3.15V입니다.

하나의 완전한 사이클은 주어진 펄스가 하나의 완전한 ON 시간과 하나의 OFF 시간을 완료 할 수있는 시간을 의미합니다.

마찬가지로 다음 데이터를 사용하여 주파수의 펄스 폭을 최적화 할 수 있습니다.

여기서 ON 시간은 한 전체 사이클에 걸쳐 OFF 시간보다 65 % 증가한 것을 볼 수 있으므로 여기서 전압의 평균 값은 5.85V가됩니다.

위에서 논의한 평균 전압은 RMS 또는 전압의 제곱 평균 값이라고도합니다.

이들은 모두 직사각형 또는 정사각형 펄스이기 때문에 RMS는 듀티 사이클 백분율과 피크 전압을 곱하여 간단히 계산할 수 있습니다.

PWM을 최적화하여 사인파 시뮬레이션

그러나 PWM이 AC 펄스를 시뮬레이션하도록 최적화 된 경우 RMS 계산이 약간 복잡해집니다.

다양한 진폭 또는 사인파 AC 신호의 레벨에 해당하는 폭을 변경하도록 최적화 된 다음 PWM의 예를 살펴 보겠습니다.

IC 555를 사용하는 방법을 설명했던 이전 기사 중 하나를 통해 이에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다. 사인파 등가 PWM 출력 생성 .

위의 이미지에서 볼 수 있듯이 펄스의 폭은 사인파의 순간 레벨과 관련하여 변경됩니다. 사인파가 피크에 도달하는 경향이 있으므로 해당 펄스 폭이 더 넓어지고 그 반대도 마찬가지입니다.

SPWM 사용

이것은 정현파 전압 레벨이 시간에 따라 지속적으로 변하기 때문에 PWM도 폭을 지속적으로 변경하여 시간에 따라 변한다는 것을 나타냅니다. 이러한 PWM을 SPWM 또는 사인파 펄스 폭 변조라고도합니다.

따라서 위의 경우 펄스는 일정하지 않고 시간에 따라 폭이 다르게 변경됩니다.

이로 인해 RMS 또는 평균값 계산이 약간 복잡해지며 RMS를 달성하기 위해 여기서 듀티 사이클을 피크 전압과 곱할 수 없습니다.

RMS 표현식을 유도하는 실제 공식은 매우 복잡하지만 적절한 유도 후에 최종 구현이 실제로 매우 쉬워집니다.

PWM의 RMS 전압 계산

따라서 사인파에 응답하여 가변 PWM 전압의 RMS를 계산하기 위해 0.7 (상수)을 피크 전압에 곱하여 얻을 수 있습니다.

따라서 9V 피크의 경우 9 x 0.7 = 6.3V, 즉 RMS 전압 또는 사인파를 시뮬레이션하는 9V 피크 대 피크 PWM의 평균 값입니다.

전자 회로에서 PWM의 역할?

PWM 개념은 본질적으로 다음과 관련이 있음을 알 수 있습니다.
특히 인버터와 같은 벅 부스트 토폴로지와 관련된 인덕터가있는 회로 설계, SMPS , MPPT, LED 드라이버 회로 등

인덕터가 없으면 PWM 기능이 주어진 회로에서 실제 값이나 역할이 없을 수 있습니다. 이는 인덕터 만이 다양한 펄스 폭을 동일한 양의 스텝 업 (부스트) 또는 스텝 다운 (버킹)으로 변환하는 고유 한 기능을 가지고 있기 때문입니다. PWM 기술의 전체적이고 유일한 아이디어가되는 전압 또는 전류.