Широтно-импульсная модуляция Широтно-импульсная модуляция Pulse-width modulation (PWM) PhD Olga Ruban. - презентация

1 Широтно-импульсная модуляция Широтно-импульсная модуляция Pulse-width modulation (PWM) PhD Olga Ruban

2 Широтно-импульсная модуляция Широтно-импульсная модуляция Pulse-width modulation (PWM) Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями - вкл/выкл.), так что, в среднем, за некоторый отрезок времени их значения равны.

3 PWM Это способ задания аналогового сигнала цифровым методом, то есть из цифрового выхода, дающего только нули и единицы, получить какие-то плавно меняющиеся величины.

4 Скважность Сква́жность отношение периода следования (повторения) импульсов одной последовательности к их длительности. Величина, обратная скважности, и часто используемая в англоязычной литературе, называется коэффициентом заполнения (Duty cycle). Таким образом, для импульсного сигнала : где S скважность, D коэффициент заполнения, T период импульсов, длительность импульса. Скважность определяет отношение пиковой мощности импульсной установки к её средней мощности.мощности В устройствах и системах дискретной передачи и обработки информации недостаточно высокая скважность может приводить к искажению информации.

5 ШИМ сигнал - сигнал постоянной частоты и переменной скважности, то есть отношения периода следования импульса к его длительности. С помощью задания скважности (длительности импульсов) можно менять среднее напряжение на выходе ШИМ.скважности

6 Сигналы с различным коэффициентом заполнения Сигнал со скважностью, равной двум меандр. меандр

7 Пример Тяжелый маховик, который можно вращать двигателем, причем двигатель можно либо включить, либо выключить. Если включить его постоянно, то маховик раскрутится до максимального значения и так и будет крутиться. Если выключить, то остановится за счет сил трения. Если двигатель включать на десять секунд каждую минуту, то маховик раскрутится, но далеко не на полную скорость - большая инерция сгладит рывки от включающегося двигателя, а сопротивление от трения не даст ему крутится бесконечно долго. Чем больше продолжительность включения двигателя в минуту, тем быстрей будет крутится маховик.

8 Пример При ШИМ на выход идёт сигнал, состоящий из высоких и низких уровней (применимо к нашей аналогии включаем и выключаем двигатель), то есть нулей и единицы. А затем это все пропускается через интегрирующую цепочку (в аналогии маховик). В результате интегрирования на выходе будет величина напряжения, равная площади под импульсами. Меня скважность (отношение длительности периода к длительности импульса) можно плавно менять эту площадь, а значит и напряжение на выходе.

9 Пример Если на выходе сплошные 1, то на выходе будет напряжение высокого уровня (например, 24 В), если нули, то нуль. Если 50% времени будет высокий уровень, а 50% низкий то 6 вольт. Интегрирующей цепочкой будет служить масса якоря двигателя, обладающего довольно большой инерцией.

10 Пример Если взять ШИМ сигнал не от нуля до максимума, а от минуса до плюса, например, от -10 до +10, то можно задавать переменный сигнал! Когда на входе «0», то на выходе -10В, когда «1», то +10В. Если скважность 50% то на выходе 0В. Если скважность менять по синусоидальному закону от максимума к минимуму, то получим переменное напряжение!

11 Пример Если три таких ШИМ генератора и гнать через них синусоиды, сдвинутые на 120 градусов между собой, то получим самое обычное трехфазное напряжение На этом принципе построены все современные промышленные привода переменного тока. (Unidrive и Omron Jxx)

12

13

14

15

16

17

18

19

20 Рис Рис. 2.10

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30 .

31

32

33

34

35

36 .

37

38 Спасибо за внимание!