పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్

PWM లేదా PWM (పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్) అనేది లోడ్‌కు విద్యుత్ సరఫరాను నియంత్రించే మార్గం. పల్స్ వ్యవధిని స్థిరమైన పల్స్ పునరావృత రేటుతో మార్చడంలో నియంత్రణ ఉంటుంది. పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ అనలాగ్, డిజిటల్, బైనరీ మరియు టెర్నరీలో అందుబాటులో ఉంది.

పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్ యొక్క ఉపయోగం ఎలక్ట్రికల్ కన్వర్టర్ల సామర్థ్యాన్ని పెంచడం సాధ్యం చేస్తుంది, ముఖ్యంగా పల్స్ కన్వర్టర్ల కోసం, ఇది నేడు వివిధ ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలకు ద్వితీయ విద్యుత్ సరఫరాలకు ఆధారం. ఫ్లైబ్యాక్ మరియు ఫార్వర్డ్ సింగిల్, పుష్-పుల్ మరియు హాఫ్-బ్రిడ్జ్, అలాగే బ్రిడ్జ్ స్విచ్చింగ్ కన్వర్టర్‌లు ఈరోజు PWM భాగస్వామ్యంతో నియంత్రించబడతాయి, ఇది ప్రతిధ్వని కన్వర్టర్‌లకు కూడా వర్తిస్తుంది.

పల్స్ వెడల్పు మాడ్యులేషన్ మొబైల్ ఫోన్‌లు, స్మార్ట్‌ఫోన్‌లు, ల్యాప్‌టాప్‌ల లిక్విడ్ క్రిస్టల్ డిస్‌ప్లేల బ్యాక్‌లైట్ యొక్క ప్రకాశాన్ని సర్దుబాటు చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది. PWM అమలు చేయబడుతుంది వెల్డింగ్ యంత్రాలు, కార్ ఇన్వర్టర్‌లలో, ఛార్జర్‌లలో మొదలైనవి. నేడు ప్రతి ఛార్జర్ దాని ఆపరేషన్‌లో PWMని ఉపయోగిస్తుంది.

ఆధునిక హై-ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లలో కీ-మోడ్ బైపోలార్ మరియు ఫీల్డ్-ఎఫెక్ట్ ట్రాన్సిస్టర్‌లు మారే మూలకాలుగా ఉపయోగించబడతాయి. అంటే పీరియడ్‌లో కొంత భాగం ట్రాన్సిస్టర్ పూర్తిగా తెరిచి ఉంటుంది మరియు పీరియడ్‌లో కొంత భాగం పూర్తిగా మూసి ఉంటుంది.

మరియు కేవలం పదుల నానోసెకన్లు మాత్రమే ఉండే అస్థిరమైన స్థితులలో, స్విచ్ ద్వారా విడుదలయ్యే శక్తి స్విచ్ చేయబడిన శక్తితో పోలిస్తే తక్కువగా ఉంటుంది, ఫలితంగా, స్విచ్‌పై వేడి రూపంలో విడుదలయ్యే సగటు శక్తి అతితక్కువగా మారుతుంది. ఈ సందర్భంలో, క్లోజ్డ్ స్టేట్‌లో, స్విచ్‌గా ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క ప్రతిఘటన చాలా తక్కువగా ఉంటుంది మరియు దానిపై వోల్టేజ్ డ్రాప్ సున్నాకి చేరుకుంటుంది.

బహిరంగ స్థితిలో, ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క వాహకత సున్నాకి దగ్గరగా ఉంటుంది మరియు ప్రస్తుత ఆచరణాత్మకంగా దాని ద్వారా ప్రవహించదు. ఇది అధిక సామర్థ్యంతో, అంటే తక్కువ ఉష్ణ నష్టాలతో కాంపాక్ట్ కన్వర్టర్లను సృష్టించడం సాధ్యం చేస్తుంది. ZCS (జీరో కరెంట్ స్విచింగ్) రెసొనెంట్ కన్వర్టర్లు ఈ నష్టాలను తగ్గిస్తాయి.

అనలాగ్-రకం PWM జనరేటర్‌లలో, కంపారిటర్ యొక్క ఇన్‌వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు త్రిభుజం లేదా ట్రయోడ్ సిగ్నల్ వర్తించినప్పుడు మరియు నాన్-ఇన్‌వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు మాడ్యులేటింగ్ నిరంతర సిగ్నల్ వర్తించినప్పుడు, నియంత్రణ సిగ్నల్ అనలాగ్ కంపారిటర్ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.

అవుట్‌పుట్ పప్పులు అందుతాయి దీర్ఘచతురస్రాకార, వాటి పునరావృత రేటు రంపపు (లేదా త్రిభుజాకార తరంగ రూపం) యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీకి సమానం, మరియు పల్స్ యొక్క సానుకూల భాగం యొక్క వ్యవధి మాడ్యులేటింగ్ DC సిగ్నల్ స్థాయిని ఇన్వర్టింగ్ కాని ఇన్‌పుట్‌కు వర్తించే సమయానికి సంబంధించినది. కంపారిటర్ ఇన్‌వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు అందించబడే సా సిగ్నల్ స్థాయి కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.రంపపు వోల్టేజ్ మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ కంటే ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, అవుట్పుట్ పల్స్ యొక్క ప్రతికూల భాగం అవుతుంది.

కంపారిటర్ యొక్క నాన్-ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు రంపాన్ని వర్తింపజేసి, మరియు మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ ఇన్‌వర్టింగ్‌కు వర్తింపజేస్తే, మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ విలువ కంటే సా వోల్టేజ్ ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు స్క్వేర్ వేవ్ అవుట్‌పుట్ పప్పులు సానుకూల విలువను కలిగి ఉంటాయి. ఇన్వర్టింగ్ ఇన్‌పుట్‌కు వర్తించబడుతుంది మరియు ప్రతికూలంగా ఉంటుంది - సాన్ వోల్టేజ్ మాడ్యులేటింగ్ సిగ్నల్ కంటే తక్కువగా ఉన్నప్పుడు. అనలాగ్ PWM ఉత్పత్తికి ఉదాహరణ TL494 చిప్, ఇది స్విచ్చింగ్ విద్యుత్ సరఫరాల నిర్మాణంలో నేడు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది.

బైనరీ డిజిటల్ టెక్నాలజీలో డిజిటల్ PWM ఉపయోగించబడుతుంది. అవుట్‌పుట్ పప్పులు కూడా రెండు విలువలలో ఒకదానిని మాత్రమే తీసుకుంటాయి (ఆన్ లేదా ఆఫ్), మరియు సగటు అవుట్‌పుట్ స్థాయి కావలసిన దానికి చేరుకుంటుంది. ఇక్కడ, సాటూత్ సిగ్నల్ N-బిట్ కౌంటర్‌ని ఉపయోగించడం ద్వారా పొందబడుతుంది.

PWM డిజిటల్ పరికరాలు కూడా స్థిరమైన ఫ్రీక్వెన్సీలో పనిచేస్తాయి, తప్పనిసరిగా నియంత్రిత పరికరం యొక్క ప్రతిస్పందన సమయాన్ని మించి, ఈ విధానాన్ని ఓవర్‌సాంప్లింగ్ అంటారు. గడియారపు అంచుల మధ్య, డిజిటల్ కంపారిటర్ యొక్క అవుట్‌పుట్ యొక్క ప్రస్తుత స్థితిని బట్టి డిజిటల్ PWM అవుట్‌పుట్ స్థిరంగా, ఎక్కువ లేదా తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది కౌంటర్ సిగ్నల్ స్థాయిలను మరియు ఇంచుమించు డిజిటల్ ఒకటితో పోల్చబడుతుంది.

అవుట్‌పుట్ 1 మరియు 0 రాష్ట్రాలతో పల్స్‌ల క్రమం వలె క్లాక్ చేయబడింది, గడియారం యొక్క ప్రతి స్థితి రివర్స్ చేయబడవచ్చు లేదా ఉండకపోవచ్చు. పప్పుల యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ సమీపించే సిగ్నల్ స్థాయికి అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు వరుస యూనిట్లు విస్తృత, పొడవైన పల్స్‌ను ఏర్పరుస్తాయి.

ఫలితంగా వేరియబుల్-వెడల్పు పప్పులు గడియార వ్యవధి యొక్క గుణిజాలుగా ఉంటాయి మరియు ఫ్రీక్వెన్సీ 1/2NTకి సమానంగా ఉంటుంది, ఇక్కడ T అనేది క్లాక్ పీరియడ్, N అనేది క్లాక్ సైకిళ్ల సంఖ్య. క్లాక్ ఫ్రీక్వెన్సీ పరంగా తక్కువ ఫ్రీక్వెన్సీని ఇక్కడ సాధించవచ్చు. వివరించిన డిజిటల్ జనరేషన్ పథకం ఒక-బిట్ లేదా రెండు-స్థాయి PWM, పల్స్-కోడెడ్ PCM మాడ్యులేషన్.

ఈ రెండు-దశల పల్స్-కోడెడ్ మాడ్యులేషన్ తప్పనిసరిగా 1/T యొక్క ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు T లేదా 0 వెడల్పు కలిగిన పప్పుల శ్రేణి. ఓవర్‌సాంప్లింగ్ ఎక్కువ కాలం సగటున ఉపయోగించబడుతుంది. సింగిల్-బిట్ పల్స్-డెన్స్ మాడ్యులేషన్ ద్వారా అధిక-నాణ్యత PWM సాధించబడుతుంది, దీనిని పల్స్-ఫ్రీక్వెన్సీ మాడ్యులేషన్ అని కూడా పిలుస్తారు.

డిజిటల్ పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్‌లో, వ్యవధిని పూరించే దీర్ఘచతురస్రాకార సబ్‌పల్స్‌లు వ్యవధిలో ఎక్కడైనా కనిపిస్తాయి, ఆపై వాటి సంఖ్య మాత్రమే కాలానికి సిగ్నల్ యొక్క సగటు విలువను ప్రభావితం చేస్తుంది. కాబట్టి మనం కాలాన్ని 8 భాగాలుగా విభజిస్తే, పల్స్ కలయికలు 11001100, 11110000, 11000101, 10101010, మొదలైనవి. అదే వ్యవధి సగటును ఇస్తుంది, కానీ వ్యక్తిగత యూనిట్లు కీ ట్రాన్సిస్టర్ యొక్క విధి చక్రాన్ని భారీగా చేస్తాయి.

ఎలక్ట్రానిక్స్ యొక్క వెలుగులు, PWM గురించి మాట్లాడేటప్పుడు, మెకానిక్స్‌కు సారూప్యతను ఇస్తాయి. మీరు ఇంజిన్‌ను ఆన్ లేదా ఆఫ్ చేసిన తర్వాత ఇంజిన్‌తో భారీ ఫ్లైవీల్‌ను తిప్పితే, ఫ్లైవీల్ ఇంజిన్ ఆఫ్‌లో ఉన్నప్పుడు రాపిడి కారణంగా తిరుగుతూ లేదా ఆగిపోతుంది.

కానీ ఇంజిన్ నిమిషానికి కొన్ని సెకన్ల పాటు ఆన్ చేయబడితే, అప్పుడు ఫ్లైవీల్ యొక్క భ్రమణం ఒక నిర్దిష్ట వేగంతో జడత్వం కారణంగా నిర్వహించబడుతుంది. మరియు ఇంజిన్ ఎక్కువసేపు ఆన్ చేయబడితే, ఫ్లైవీల్ యొక్క భ్రమణ వేగం ఎక్కువ.కాబట్టి PWMతో, ఆన్ మరియు ఆఫ్ సిగ్నల్ (0 మరియు 1) అవుట్‌పుట్‌కి వస్తుంది మరియు ఫలితం సగటు విలువ. కాలక్రమేణా పప్పుల వోల్టేజ్‌ను ఏకీకృతం చేయడం ద్వారా, మేము పప్పుల క్రింద ఉన్న ప్రాంతాన్ని పొందుతాము మరియు పని చేసే శరీరంపై ప్రభావం వోల్టేజ్ యొక్క సగటు విలువతో పనికి సమానంగా ఉంటుంది.

ఈ విధంగా కన్వర్టర్‌లు పని చేస్తాయి, ఇక్కడ స్విచ్చింగ్ సెకనుకు వేల సార్లు జరుగుతుంది మరియు ఫ్రీక్వెన్సీలు మెగాహెర్ట్జ్ యూనిట్‌లకు చేరుకుంటాయి. ప్రత్యేక PWM కంట్రోలర్లు శక్తి-పొదుపు దీపాలు, విద్యుత్ సరఫరాల బ్యాలస్ట్‌లను నియంత్రించడానికి విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. మోటార్లు కోసం ఫ్రీక్వెన్సీ కన్వర్టర్లు మొదలైనవి

పల్స్ వ్యవధి యొక్క మొత్తం వ్యవధికి ఆన్-టైమ్ (పల్స్ యొక్క సానుకూల భాగం) నిష్పత్తిని విధి చక్రం అంటారు. కాబట్టి, టర్న్-ఆన్ సమయం 10 μs, మరియు వ్యవధి 100 μs ఉంటే, అప్పుడు 10 kHz ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద, విధి చక్రం 10 అవుతుంది, మరియు వారు S = 10 అని వ్రాస్తారు. రివర్స్ డ్యూటీ సైకిల్‌ను డ్యూటీ అంటారు. సైకిల్, ఆంగ్లంలో డ్యూటీ సైకిల్ లేదా సంక్షిప్తంగా DC.

కాబట్టి, ఇచ్చిన ఉదాహరణ కోసం, 10/100 = 0.1 నుండి DC = 0.1. పల్స్-వెడల్పు మాడ్యులేషన్‌తో, పల్స్ యొక్క విధి చక్రాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా, అంటే డైరెక్ట్ కరెంట్‌ను మార్చడం ద్వారా, అవసరమైన సగటు విలువ ఎలక్ట్రానిక్ లేదా మోటారు వంటి ఇతర విద్యుత్ పరికరం యొక్క అవుట్‌పుట్ వద్ద సాధించబడుతుంది.