Quelle est la relation entre la fréquence PWM et le cycle de service?

Salut! En tant que fournisseur de PWM (modulation de largeur d'impulsion), on me demande beaucoup de choses sur la relation entre la fréquence PWM et le cycle de service. C'est un sujet qui peut sembler un peu technique au début, mais une fois que vous avez compris, c'est assez simple. Alors, plongeons-nous directement!

Que sont la fréquence et le cycle de service PWM?

Tout d'abord, définissons rapidement ce que sont la fréquence et le cycle de service PWM. PWM est une technique utilisée pour contrôler l'alimentation délivrée à un dispositif électrique en activant rapidement la puissance en marche.

La fréquence PWM fait référence à la fréquence à laquelle le cycle ON - se répète dans une seconde. Il est mesuré à Hertz (Hz). Par exemple, si la fréquence est de 100 Hz, cela signifie que le cycle ON-OFF se produit 100 fois par seconde. Une fréquence plus élevée signifie que le cycle se répète plus souvent et une fréquence plus faible signifie qu'elle se répète moins souvent.

Le cycle de service, en revanche, est le pourcentage de temps sur lequel la puissance est sur un cycle complet. Il est exprimé comme une valeur comprise entre 0% et 100%. Un cycle de service de 0% signifie que la puissance est toujours désactivée, et un cycle de service de 100% signifie que la puissance est toujours activée.

Comment la fréquence et le cycle de service interagissent

Maintenant, parlons de la façon dont ces deux paramètres interagissent les uns avec les autres. Dans de nombreuses applications, la fréquence et le cycle de service peuvent être ajustés indépendamment, mais ils ont tous deux un impact significatif sur les performances du système.

Impact sur la livraison de puissance

Le cycle de service affecte directement la puissance moyenne délivrée à la charge. Un cycle de service plus élevé signifie que plus de puissance est livrée car la puissance est activée pour une plus grande partie du cycle. Par exemple, si vous avez un cycle de service de 50%, la puissance moyenne délivrée est la moitié de ce qu'elle serait si la puissance était toujours en cours (cycle de service à 100%).

La fréquence, cependant, n'affecte pas directement la puissance moyenne. Mais il peut influencer la façon dont la charge réagit à la puissance pulsée. Certaines charges sont plus sensibles à la fréquence du signal PWM. Par exemple, dans une application de contrôle du moteur, une basse fréquence peut faire vibrer ou faire du bruit du moteur, tandis qu'une fréquence plus élevée peut entraîner un fonctionnement plus lisse.

Impact sur la commutation des pertes

Dans les circuits électroniques, il y a des pertes de commutation associées à l'activation et à l'éteinte de l'alimentation. Ces pertes se produisent car il y a un peu de temps lorsque le commutateur est en train de passer entre les états ON et OFF, et pendant ce temps, la tension à travers le commutateur et le courant à travers elle ne sont pas - zéro.

La fréquence a un impact direct sur les pertes de commutation. Une fréquence plus élevée signifie plus d'événements de commutation par seconde, ce qui signifie à son tour plus de pertes de commutation. Le cycle de service, en revanche, a moins d'impact direct sur les pertes de commutation, mais il peut affecter la dissipation globale de puissance dans le circuit.

Impact sur les exigences de filtrage

Lorsque vous utilisez PWM pour contrôler une charge, il est souvent nécessaire d'utiliser un filtre pour lisser la puissance pulsée et la convertir en une tension ou un courant CC plus constant. La fréquence du signal PWM affecte la conception du filtre. Une fréquence plus élevée nécessite généralement un filtre plus petit car les impulsions sont plus proches les unes des autres, et il est plus facile de les lisser.

Le cycle de service peut également affecter les exigences de filtrage. Un cycle de service très faible ou très élevé peut nécessiter une conception de filtre différente par rapport à un cycle de service plus proche de 50%.

Applications et considérations pratiques

Examinons certaines applications pratiques du PWM et comment la relation entre la fréquence et le cycle de service est importante.

Gradation LED

Dans les applications d'éclairage LED, le PWM est couramment utilisé pour contrôler la luminosité des LED. Le cycle de service détermine la luminosité des LED. Un cycle de service plus élevé rend les LED plus lumineuses, et un cycle de service inférieur les rend gras.

La fréquence est également importante dans la gradation LED. Si la fréquence est trop faible, l'œil humain pourrait être capable de détecter le scintillement des LED. Une fréquence d'environ 100 Hz ou plus est généralement recommandée pour éviter les scintillement visibles.

Contrôle du moteur

Comme mentionné précédemment, dans les applications de contrôle du moteur, le cycle de service contrôle la vitesse du moteur. Un cycle de service plus élevé fournit plus de puissance au moteur, ce qui entraîne une vitesse plus élevée.

La fréquence affecte la douceur du fonctionnement du moteur. Une basse fréquence peut faire produire un mouvement saccadé ou faire du bruit, tandis qu'une fréquence plus élevée peut entraîner une rotation plus fluide. Cependant, l'augmentation de la fréquence augmente également les pertes de commutation dans le circuit du conducteur du moteur.

Nos produits PWM

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Si vous avez besoin d'une note de courant plus élevée, nous avons également leContrôleur de charge solaire PWM 20Aet leContrôleur de charge solaire PWM 30A. Ces contrôleurs sont idéaux pour les plus grands systèmes d'énergie solaire où plus d'électricité doit être gérée.

Conclusion

En conclusion, la relation entre la fréquence PWM et le cycle de service est complexe mais cruciale pour le bon fonctionnement de nombreux systèmes électriques et électroniques. Le cycle de service affecte directement la puissance moyenne délivrée à la charge, tandis que la fréquence influence la façon dont la charge réagit à la puissance pulsée, ainsi que les pertes de commutation et les exigences de filtrage.

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Références

• Dorf, RC et Svoboda, JA (2016). Introduction aux circuits électriques. Wiley.
• Mohan, N., Undeland, TM et Robbins, WP (2012). Électronique de puissance: convertisseurs, applications et conception. Wiley.