PWMmenetelmää

PWM-menetelmä, eli pulssinleveysmodulointi, on sähkötekniikassa käytetty tekniikka, jolla voidaan hallita signaalin tai kuorman keskimääräistä jännitettä ja virtaa muokkaamalla pulssin Leveyttä saman taajuuden sisällä. Sijoitettuna kytkim‑ tai tehoelektroniikkaan PWM mahdollistaa tehokkaan augmentoinnin tai pienentämisen ilman suuria lineaarisia vastuksia.

Periaate perustuu korkeataajuiseen n-tyyppiseen pulssikuvioon, jossa toistuvuus on vakio ja tiedon määrää pulssin kesto eli duty cycle. Kun jännitteentulo on Vin, kuorman keskimääräinen jännite on noin D⋅Vin (1 ≤ D ≤ 0 riippuen topologiasta). Tämä mahdollistaa suuria hyötysuhteita, koska käytössä ovat vaihtelevat tilat: sekä kytkin on kokonaan auki että kokonaan kiinni. Tarvittaessa voidaan käyttää suodatusta tai suoraan pulsseja hyödyntävää luokkaa, kuten Class D -äänivahvistimia.

Tyypillisiä sovelluksia ovat DC-moottorinohjaukset, DC-DC‑muuntajat (esim. buck, boost), LED‑tason himmitys sekä ääni- ja vahvistinsovellukset, joissa tarvitaan suurta hyötysuhdetta ja nopeaa vasteaikaa. PWM:n etuna on korkea hyötysuhde ja yksinkertainen PWM-sisäisen modulaation toteutus mikrokontrollerien tai digitaalisesti ohjatun logiikan avulla. Haasteina ovat kytkimien aiheuttama häiriö, EMI, tarvittava suodatus sekä suunnittelu, joka huomioi taajuuden valinnan, dead time -ajan hallinnan sekä mahdolliset läpäisymääritykset.

Yleisiä huomioita ovat kytkimen taajuuden valinta, tukevat suojaus- ja palautteet, sekä sovelluksittain käytettävä topologia, kuten buck- tai boost-suuntautuminen.