DutyCycleVerhältnis

DutyCycleVerhältnis ist ein Begriff aus der Elektronik, der das Verhältnis der Einschaltzeit eines schaltenden Signals zur gesamten Periode beschreibt. Es gibt an, welcher Anteil der Zeit das Signal den hohen Zustand hat. Bei einem periodischen Rechtecksignal mit einer Einschaltzeit t_on und einer Ausschaltzeit t_off gilt die Periode T = t_on + t_off, und das DutyCycleVerhältnis D wird definiert als D = t_on / T. In Prozent ausgedrückt, D% = 100 × D.

Die häufigste Anwendung findet sich in der Pulsweitenmodulation (PWM). Durch Variation des DutyCycleVerhältnisses wird die mittlere Ausgangsspannung oder der mittlere Leistungsfluss gesteuert, z. B. in DC-DC-Wandlern, Motorsteuerungen oder der LED-Dimmung. Bei idealer PWM gilt die durchschnittliche Ausgangsspannung für eine lineare Last als Vout,avg = D × Vin. Bei komplexeren Lasten oder nicht idealen Schaltungen weicht der Zusammenhang ab, und es können zusätzliche Effekte wie Induktivitäten oder Widerstände eine Rolle spielen.

Messung und Einflussgrößen: Das DutyCycleVerhältnis lässt sich mit einem Oszilloskop bestimmen, indem man t_on und T misst und D = t_on / T berechnet. Die Schaltfrequenz f = 1/T beeinflusst, wie schnell sich der Ausgang ändert; höhere Frequenzen liefern in der Regel eine glattere effektive Spannung oder Drehmoment, gehen aber mit höheren Schaltverlusten einher. Die genaue Wirkung hängt von der Schaltungsanordnung und der Last ab.

Beispiele: D = 0,5 (50%) bedeutet, dass die mittlere Spannung die Hälfte von Vin beträgt; D = 0% bedeutet ausgeschaltet, D = 100% bedeutet dauerhaft eingeschaltet. Wichtige Randfälle sollten bei der Auslegung berücksichtigt werden, ebenso wie nicht-ideale Effekte wie Totzeiten, Verzerrungen und Lastabhängigkeiten.