PWMsignaalit

PWM-signaalit (pulssin leveysmodulaatio) ovat digitaalisen signaalin muoto, jossa kuormaan kytketään ja katkaistaan nopeasti korkealla jännitteellä. Keskivahvuus, jonka kuorma kokee, määräytyy pulssin leveyden suhteessa jakson pituuteen. Kun jaksonaika on T ja korkean tilan tila-aika on Th, duty cycle D = Th/T ja kuorman saama keskivirta tai keskimääräinen jännite on Vin · D.

Toimintaperiaate: PWM-signaali ripustaa jännitteen ylös ja alas nopeasti. Keskiarvoisen jännitteen voidaan usein tulkita analogisena signaalina, joka on suoraan riippuvainen duty modulaatiosta. Usein signaali syötetään kuormalle, joka itse filteröi vaihtuvan jännitteen; tällöin saadaan tasaisempi DC-virta tai jännite. Taajuusvalinta on tärkeää: matalilla taajuuksilla äänettävyys alkaa kuulua, kun taas korkeilla taajuuksilla tehot häviävät vähemmän ja käyttökohteet voivat olla tehokkaampia.

Generointi: PWM-signaalit tuotetaan yleisesti mikropiirien ajastimilla tai PWM-eroilla/hardware-moduuleilla. Suomessa käytetään sekä hardware PWM:ää (tarkka ajastus, vähän laskentaa) että software PWM:ää (vähemmän tarkkuutta, suurempi kuormitus CPU:lle). Joissakin sovelluksissa käytetään lisäksi suodatusta tai moottorin omaa induktiivista vastusta signaalin pehmentämiseksi.

Sovellukset: DC-moottorien nopeuden ohjaus, LEDin himmennys, teholentäjät (esim. virtalähteet ja Class D -lähteet), sekä signaalin hallinta, jossa halutaan suurta hyötysuhdetta. Edut: korkea hyötysuhde, tarkka digitaalinen hallinta, yhteensopivuus digitaalisen logiikan kanssa. Rajoitteita: kytkökarkea, EMI-ongelmat sekä tarve asianmukaisille suodattimille tai sovelluksille, joissa kuorma vaatii tasaisemman vasteen.