3.2.1. Giới thiệu
Pulse Width Modulation (PWM) là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải hay nói cách khác là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông dẫn đến thay đổi điện áp trung bình hoặc dịng trung bình. Các PWM khi biến đổi có cùng tần số và khác nhau về hệ số công tác – duty cycle.
3.2.2. Nguyên lý điều chế độ rộng xung PWM
Nguyên lý điều chế độ rộng xung là mạch tạo ra xung vng có chu kỳ là hằng số nhưng hệ số cơng tác (cịn gọi là hệ số chu kỳ - duty cycle) có thể thay đổi được. Sự thay đổi hệ số chu kỳ làm thay đổi điện áp trung bình hoặc dịng điện trung bình.
Sự thay đổi điện áp và dịng điện trung bình dùng để điều khiển các tải như: động cơ DC thì làm thay đổi tốc độ động cơ, điều khiển bóng đèn thì làm thay đổi cường độ sáng của bóng đèn.
28
Hình 3. 2 Một số dạng sóng điều chế độ rộng xung
Hệ số chu kỳ được tính theo cơng thức:
Hệ số chu kỳ = ((Độ rộng xung)/(Chu kỳ xung))*100 (2.1 )
Với chu kỳ không thay đổi, muốn thay đổi thời gian xung mức 1 thì ta thay đổi hệ số chu kỳ. Khi hệ số chu kỳ thay đổi thì điện áp trung bình hay dịng trung bình thay đổi. Hệ số chu kỳ càng lớn thì điện áp trung bình hay dịng trung bình càng lớn, nếu điều khiển động cơ sẽ làm thay đổi tốc độ động cơ.
29
Điện áp trung bình được tính theo cơng thức:
Utb = ((Độ rộng xung) / (Chu kỳ xung)) * Umax
Ví dụ với hình 3.2 ta tính được điện áp trung bình trong bốn trường hợp có hệ số cơng tác là 25%, 50%, 75%,100% và Umax = 12V lần lượt là 3V, 6V, 8V,12V.
3.2.3. Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM
Để tạo ra xung PWM thì hiện nay có hai cách thơng dụng:
- Tạo trực tiếp từ các IC dao động như: NE555, LM556...
- Sử dụng phần mềm để lập trình tạo xung PWM trên các vi điều khiển. Tạo
xung PWM bằng phương pháp này cho độ chính xác rất cao.
Tùy thuộc vào từng yêu cầu thực tế mà ta có thể chọn phương pháp tạo xung PWM sao cho phù hợp với yêu cầu đó.
3.2.4. Ứng dụng của điều chế độ rộng xung PWM trong điều khiển
PWM được ứng dụng nhiều trong điều khiển. Điển hình nhất mà chúng ta thường hay gặp là điều khiển động cơ và các bộ xung áp, điều áp… Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm của động cơ, hay cao hơn nữa nó cịn được dùng để điều khiển sự ổn định tốc độ động cơ.
Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải thì PWM cịn tham gia và điều chế các mạch nguồn như: boot, buck, nghịch lưu 1 pha và 3 pha…
PWM còn gặp nhiều trong thực tế ở các mạch điện điều khiển. Điều đặc biệt là PWM chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử cơng suất có đường đặc tính là tuyến tính khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định. Như vậy PWM được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện, điện tử.
30