DutyCycleVerhältnisses

DutyCycleVerhältnis bezeichnet das Verhältnis der Zeit, in der ein pulsiertes Signal im aktiven Zustand ist, zur gesamten Periode eines wiederkehrenden Takts. In der Praxis wird es oft als D bezeichnet. Es lässt sich als t_on / T definieren, wobei t_on die Dauer des eingeschalteten Zustands und T die Periode des Signals ist. Als Prozentsatz ausgedrückt ergibt sich D% = (t_on / T) × 100. Der Wertebereich liegt typischerweise von 0% bis 100%, bzw. in der gebräuchlichen Darstellung als 0 bis 1.

Anwendungsbereiche finden sich vor allem in der Pulsweitenmodulation (PWM), der Motor- und Leistungselektronik, der LED-Dimmung sowie in Netzteilen und DC-DC-Wandlern. Der Duty Cycle bestimmt die mittlere Spannung bzw. Leistung, die an einer Last ankommt. Bei einer idealen Quelle, die zwischen 0 und V wechselt, entspricht die mittlere Spannung V_avg = D × V. Die mittlere Leistung bei einer ohmschen Last beträgt P_avg proportional zu D, etwa P_avg = (V^2 / R) × D. Frequenz, Welligkeit und Schaltverluste spielen jedoch eine wichtige Rolle für Effizienz, Wärmeentwicklung und Störspektren; der Duty Cycle legt lediglich die durchschnittliche Größe fest.

Messung und Umsetzung erfolgen typischerweise durch PWM-Steuerungen. Der Duty Cycle lässt sich mit Oszilloskop oder in integrierten Regelsystemen durch Messung von t_on und T bestimmen. Praktisch bedeutet dies: ein Duty Cycle von 50% liefert eine mittlere Größe in der Mitte des maximalen Signals; 0% bzw. 100% bedeuten ausgeschalteten bzw. vollständig eingeschalteten Zustand.

Zusammenfassend beschreibt das DutyCycleVerhältnis die zeitliche Anteile eines Signals und steuert maßgeblich die mittlere Spannung, Leistung und das Schaltverhalten in elektronischen Systemen.