مفهوم مدولاسیون پهنای باند ( PWM ) در الکترونیک

تعریف مدولاسیون پهنای باند( PWM ) : یک روش بسیار موثر برای بدست آوردن ولتاژ خروجی قابل کنترل و قابل

تنظیم از ولتاژ ورودی ثابت یا متغیر می باشد. تکنولوژی مدولاسیون پهنای پالس بیشتر در اینورترها برای تولید ولتاژ

خروجی ثابت از ۱۱۰ ولت تا ۲۳۰ ولت AC، صرفه نظر از بار، مورد استفاده قرار می گیرد. این مدولاسیون فقط عرض

سیگنال را تغییر داده و فرکانس همیشه ثابتمی باشد.

به تعریف دیگر PWM یک اصطلاح برای یک نوع از سیگنال دیجیتال می باشد که در مدارهای مختلف برای کنترل

استفاده می شود. PWM تکنیکی است که به کمک آن می توانیم ولتاژ پایه‌های خروجی میکروکنترلر، و در نتیجه

سرعت موتور یا سایر قطعات جانبی که به میکروکنترلر متصل می شود را کنترل کنیم. یک وسیله دیجیتال همانند

میکروکنترلر فقط می تواند دو سطح کنترلی HIGH=5v و LOW=0V را تولید کند حال اگر خواستیم ولتاژ ۲٫۵ ولت و یا

۳ ولت و یا هر ولتاژی بین ۰ و ۵ ولت تولید کنید از PWM استفاده می شود.

در PWM ولتاژ تولید شده خروجی از صفر تا مقدار ولتاژ مرجع تعیین شده تغییر می کند. در واقع با استفاده از تکنیک

PWM می توانیم ولتاژ و جریان را با استفاده از یک ترانزیستور تقویت کنیم و همچنین روی مقدار ولتاژ خروجی نیز

کنترل داشته باشیم.تمام این کارها را می توان با استفاده از یک میکروکنترلر یا هر آی سی دیگری که قابلیت تولید

PWM دارد را انجام داد. به طور مثال اگر Duty Cycle یک موج PWM برابر با ۷۰% باشد بدان معنی است که در هر

سیکل ۷۰% ولتاژ برابر VCC و ۳۰% ولتاژ برابر۰ است.در شکل های زیر PWM نشان داده شده است.

اگر سیگنال PWM در یک فرکانس ثابت کار کند، با تغییر زمان موقعی که دامنه سیگنال بالا می باشد، می توان زمان

دامنه سیگنال پایین را تغییر داد. میزان زمانی که دامنه سیگنال بالا می باشد، پهنای پالس نامیده می شود. این

پهنای پالس که بستگی به دوره سیگنال دارد، دیوتی سایکل گفته می شود. دیوتی سایکل Duty Cycle به میزان

درصد روشن خاموش بودنتجهیز در یک دوره زمانی گفته می شود. با ضرب دیوتی سایکل در ۱۰۰ ، می توانیم آن را

به صورت % نشان دهیم .

در نتیجه درصد دیوتی سایکل به طور مستقیم با مقدار ولتاژ گرفته شده از منبع متناسب است . اگر دیوتی سایکل

۱۰۰% باشد ، موج تبدیل به یک DC ثابت می شود. دوره زمانی سیگنال (T) که به پریود زمانی نیز گفته می شود از

لحظه افزایش پله ی سیگنال موج مربعی شروع شده و به میزان شروع افزایش بعدی طول خواهد کشید.

سیگنال PWM به روش های مختلفی می تواند تولید شود:

۱- روش آنالوگ (Analogue method)

۲- روش دیجیتال (Digital method)

۳- با استفاده از ایسی های گسسته (Discrete IC)

۴- یا استفاده از میکروکنترلر ها (Onboard microcontroller)

یک اختلاف بین سیگنال موج مربعی و سیگنال PWM این است که سیگنال موج مربعی دارای زمان یکسان ۱ و ۰

است (دیوتی سایکل ۵۰%) ، درصورتی که سیگنال PWM دارای دیوتی سایکل متغییر می باشد . موج مربعی به

عنوان یک مورد خاص سیگنال PWM است که دیوتی سایکل آن ۵۰% است (زمان یک بودن = زمان صفر بودن ). با

استفاده از یک عدد فیلتر پایین گذر می توانید انواع شکل موج را با استفاده از pwm تولید کنیم.

البته در ساخت شکل موج های سینوسی باید فرکانس pwm بالا باشد تا یک تبدیل خوب صورت گیرد.همچنین برای

تقویت سیگنال می توانید از یک آپ امپ نیز استفاده کنید. دوره سیگنال(T) رابطه معکوس با فرکانس PWM دارد و از

رابطه زیر محاسبه می شود: T=1/F Ton: مدت زمان روشن بودن یا همان ۱ بودن Toff: مدت زمان خاموش بودن یا

همان صفر بودن T = Time Period = Ton + Toff به طور مثال فرکانس ۱ کیلوهرتز به ما یک دوره ۱ میلی ثانیه

خواهد داد.

برای مثال : در فرکانس ۵۰Hz طراحی موجPWM با دیوتی سایکل ۶۰% داریم :

موج PWM نتیجه شده :