Vad är förhållandet mellan PWM -frekvens och arbetscykel?

Hej där! Som en PWM -leverantör (pulsbreddmodulering) blir jag mycket frågad om förhållandet mellan PWM -frekvens och arbetscykel. Det är ett ämne som kan verka lite tekniskt till en början, men när du väl har tagit tag i det är det ganska enkelt. Så låt oss dyka rätt in!

Vad är PWM -frekvens- och arbetscykel?

Först och främst, låt oss snabbt definiera vad PWM -frekvens och arbetscykel är. PWM är en teknik som används för att styra kraften som levereras till en elektrisk anordning genom att snabbt slå på och stänga av strömmen.

PWM -frekvensen hänvisar till hur ofta på -av -cykelupprepningar på en sekund. Det mäts i Hertz (Hz). Till exempel, om frekvensen är 100 Hz, betyder det att på -av -cykeln sker 100 gånger varje sekund. En högre frekvens innebär att cykeln upprepar oftare, och en lägre frekvens innebär att den upprepar mindre ofta.

Tullcykeln är å andra sidan den procentandel av tiden som strömmen är på under en komplett på - utanför cykeln. Det uttrycks som ett värde mellan 0% och 100%. En arbetscykel på 0% innebär att kraften alltid är avstängd, och en arbetscykel på 100% innebär att kraften alltid är på.

Hur frekvens och arbetscykel interagerar

Låt oss nu prata om hur dessa två parametrar interagerar med varandra. I många applikationer kan frekvens- och arbetscykeln justeras oberoende, men de har båda en betydande inverkan på systemets prestanda.

Påverkan på kraftleverans

Tullcykeln påverkar direkt den genomsnittliga kraften som levereras till lasten. En högre arbetscykel innebär att mer kraft levereras eftersom strömmen är på för en större del av cykeln. Till exempel, om du har en 50% arbetscykel, är den genomsnittliga kraften som levereras hälften av vad det skulle vara om kraften alltid var på (100% arbetscykel).

Frekvensen påverkar dock inte direkt den genomsnittliga kraften. Men det kan påverka hur lasten svarar på den pulserade kraften. Vissa belastningar är mer känsliga för frekvensen för PWM -signalen. Till exempel kan en lågfrekvent i en motorstyrning applikation få motorn att vibrera eller göra ljud, medan en högre frekvens kan resultera i en jämnare drift.

Påverkan på att byta förluster

I elektroniska kretsar finns det förluster i samband med att slå på och stänga av strömmen. Dessa förluster inträffar eftersom det finns en liten tid när omkopplaren övergår mellan på- och avstillstånd, och under denna tid är både spänningen över omkopplaren och strömmen genom den icke -noll.

Frekvensen har en direkt inverkan på växlingsförlusterna. En högre frekvens innebär mer växlingshändelser per sekund, vilket i sin tur innebär mer växlingsförluster. Tullcykeln har å andra sidan mindre av en direkt inverkan på att byta förluster, men det kan påverka den totala kraftavledningen i kretsen.

Påverkan på filtreringskraven

När du använder PWM för att styra en last är det ofta nödvändigt att använda ett filter för att jämna ut den pulserade kraften och omvandla den till en mer konstant likspänning eller ström. Frekvensen för PWM -signalen påverkar filtrets utformning. En högre frekvens kräver i allmänhet ett mindre filter eftersom pulserna är närmare varandra och det är lättare att jämna ut dem.

Tullcykeln kan också påverka filtreringskraven. En mycket låg eller mycket hög arbetscykel kan kräva en annan filterkonstruktion jämfört med en arbetscykel närmare 50%.

Praktiska tillämpningar och överväganden

Låt oss titta på några praktiska tillämpningar av PWM och hur förhållandet mellan frekvens och arbetscykel är viktig.

LED -dimning

I LED -belysningsapplikationer används PWM ofta för att kontrollera lysdiodernas ljusstyrka. Tullcykeln bestämmer lysdiodernas ljusstyrka. En högre arbetscykel gör lysdioderna ljusare och en lägre arbetscykel gör dem dimmer.

Frekvensen är också viktig vid LED -dimning. Om frekvensen är för låg kan det mänskliga ögat kunna upptäcka flimringen av lysdioderna. En frekvens på cirka 100 Hz eller högre rekommenderas vanligtvis för att undvika synlig flimring.

Motorstyrning

Som nämnts tidigare, i motorstyrningsapplikationer, styr tullcykeln motorns hastighet. En högre arbetscykel ger mer kraft till motorn, vilket resulterar i högre hastighet.

Frekvensen påverkar smidigheten i motoroperationen. En låg frekvens kan få motorn att producera en ryckig rörelse eller göra ljud, medan en högre frekvens kan leda till en jämnare rotation. Att öka frekvensen ökar emellertid också växlingsförlusterna i motordrivarkretsen.

Våra PWM -produkter

Hos vårt företag erbjuder vi en rad PWM -solavgiftskontroller som är utformade för att tillhandahålla effektiv och pålitlig krafthantering för solpaneler. Vi har olika modeller med olika nuvarande betyg som passar olika applikationer.

Till exempel vår10A PWM Solarchaddareär lämplig för småskaliga solenergisystem. Det låter dig justera PWM -frekvens- och driftscykeln för att optimera laddningsprocessen för dina solpaneler.

Om du behöver ett högre nuvarande betyg har vi också20A PWM Solarchaddareoch30A PWM Solarchaddare. Dessa styrenheter är idealiska för större solenergisystem där mer kraft måste hanteras.

Slutsats

Sammanfattningsvis är förhållandet mellan PWM -frekvens och pliktcykel komplex men avgörande för korrekt drift av många elektriska och elektroniska system. Tullcykeln påverkar direkt den genomsnittliga effekten som levereras till lasten, medan frekvensen påverkar hur lasten svarar på den pulserade effekten, liksom växlingsförlusterna och filtreringskraven.

Om du är intresserad av att lära dig mer om våra PWM -produkter eller har några frågor om PWM -frekvens och arbetscykel, känn dig fri att nå ut. Vi är alltid glada att hjälpa dig att hitta rätt lösning för din applikation. Oavsett om du arbetar med ett litet DIY -projekt eller en storskalig industriell applikation, kan vårt team av experter ge dig det stöd och råd du behöver.

Referenser

• Dorf, RC, & Svoboda, JA (2016). Introduktion till elektriska kretsar. Wiley.
• Mohan, N., Undeland, TM, & Robbins, WP (2012). Power Electronics: Converters, Applications and Design. Wiley.