مدولاسیون پهنای پالس

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
(تغییرمسیر از مدولاسیون عرض پالس)
پرش به ناوبری پرش به جستجو

مُدولاسیون پهنای پالس یا مُدولاسیون عرض پالس (انگلیسی: Pulse Width Modulation, PWM) به معنای تغییردادن پهنای (عرض) پالس‌های یک سیگنالِ پالسی برای ارسال اطلاعات در یک کانال مخابراتی یا تنظیم توان داده‌شده به بار است.[۱]

مدولاسیون پهنای پالس (PWM)، در مهندسی الکترونیک، مخابرات و کنترل، کاربردهای گوناگونی دارد، هرچند کاربرد آن در مخابرات دیگر منسوخ شده‌است.

PWM، در اصل موجی مربعی متشکل از ۰ و ۱ها است، به‌طوری‌که بازۀ زمانی ۰ و ۱ها، می‌تواند در هر دورۀ تناوب موج، متغیر باشد. به عبارت دیگر، در PWM، دورۀ کاری (Duty Cycle) می‌تواند در هر دورۀ تناوب موج تغییر کند (شکل زیر را ببینید). دورۀ کاری، نسبت مدت زمان ۱ (یا ۰) بودن به دورۀ تناوب موج است و بر حسب درصد (%) بیان می‌شود. مثلاً اگر دورۀ کاری یک موج مربعی یک‌طرفه برابر با ۴۰% باشد، در ۴۰% هر دورۀ تناوب، دامنۀ موج برابر حداکثر مقدار آن (مثلاً ) و در باقی دورۀ تناوب، برابر صفر ولت است. در این حالت، مقدار متوسط ولتاژ، برابر با ۴۰% خواهد بود. بنابراین، اگر یک میکروکنترولر با تغذیه ۵ ولت، موج PWM با دورۀ کاری ۵۰% تولید کند، مقدار متوسط موج مربعی یک‌طرفه تولیدشده، برابر ۵۰% یا ۲٫۵ ولت خواهد بود. به طور کلی، اگر دورۀ کاری به‌صورت کسری و با نشان داده‌شود، مقدار متوسط موج، برابر ، و مقدار مؤثر (RMS) آن، برابر می‌شود.

عرض پالس سیگنال آبی رنگ (با دامنه ثابت) برای تولید یک شکل موج تقریباً سینوسی تغییر داده شده‌است.


در مبحث طراحی منابع تغذیه و کنترل سطح ولتاژ، مدولاسیون پهنای پالس، روشی برای کنترل توان بدون نیاز به دفع یا اتلاف هر گونه توان در راه انداز (driver) است. در واقع PWM تکنیکی است که به کمک آن می‌توان مقدار ولتاژ، و بنابر این، مقدار توان را کنترل کرد.

برای مثال، یک لامپ ۱۰ وات را تصور کنیم. این لامپ، ۱۰ وات توان الکتریکی را به نور و گرما تبدیل می‌کند. اگر نور کمتری از لامپ بخواهیم، مثلاً به اندازه ۵ وات، می‌توان یک مقاومت را با لامپ سری کرد تا ۵ وات توان را جذب کند، و لامپ ۵ وات دیگر را جذب کند. اگر چه این کار، عملی است اما اتلاف توان در مقاومت نه تنها باعث می‌شود که بسیار داغ شود، بلکه باعث اتلاف توان خواهد شد، در حالیکه منبع ولتاژ هنوز ۱۰ وات را تأمین می‌کند.

راه حل این مشکل تغییر دوره کاری لامپ از راه روشن و خاموش کردن سریع لامپ با استفاده از یک سوییچ است به طوری که آن را تنها در نیمی از زمان روشن کند. آنگاه به‌طور متوسط توان داده شده به لامپ تنها ۵ وات است، و توان متوسط تأمین شده توسط منبع ولتاژ نیز تنها ۵ وات خواهد بود. اگر ما بخواهیم ۶ وات توان در لامپ مصرف شود، می‌توانیم سوئیچ را برای زمان بیشتری نسبت به زمانی که خاموش است روشن بگذاریم، آنوقت به‌طور متوسط توان بیشتری به لامپ داده خواهد شد. این روشن-خاموش کردن سوئیچ، با PWM صورت می‌گیرد. مقدار توان انتقال یافته به بار متناسب با درصدی از زمان است که بار روشن است.

انواع[ویرایش]

  • سیگما
  • دلتا
  • سیگما - دلتا
  • مدولاسیون بردار فضایی
  • دیجیتال

کاربردها[ویرایش]

از جمله مهم‌ترین کاربردهای این روش می‌توان به منابع تغذیه سوییچینگ و اینورترها اشاره کرد. با استفاده از میکروکنترلرها، PWM برای مصارف مختلفی مانند کنترل نور LEDها (Fade کردن نور LED)، کنترل سرعت موتورهای DC، مبدل‌های ولتاژ و …. استفاده می‌شود.

جستارهای وابسته[ویرایش]

منابع[ویرایش]

  1. ویکی‌پدیای انگلیسی

http://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/PwmGenerators/PwmGenerators.html