Is modh é modhnú leithead cuisle (PWM) a úsáideann micrea-rialaitheoirí chun cumhacht a rialú trí chomharthaí a athrú ar agus as ag luas ard. Úsáidtear é i soilse, mótair, servos, fuaime, agus córais chumhachta. Míníonn an t-alt seo bunúsacha PWM, timthriall dualgais, oibriú lasc ama, modhanna, minicíocht, réiteach, agus teicnící chun cinn go mion.
Forbhreathnú Modhnú Pulse-leithead (PWM)
Is modúil crua-earraí ionsuite iad lasc ama PWM taobh istigh de mhicrea-rialaitheoirí a ghineann comharthaí cuisle digiteacha le timthriallta dualgais inchoigeartaithe. In ionad a bheith ag brath ar bhogearraí chun bioráin scoránaigh, a ídíonn cumhacht próiseála agus a chuireann i mbaol uainiú jitter, déanann an micrea-rialaitheoir an post seo a dhíluchtú chuig an lasc ama crua-earraí. Ligeann sé seo dó cruinneas a choinneáil agus an LAP a shaoradh chun tascanna eile a láimhseáil. Is é an toradh ná multitasking éifeachtach, latency laghdaithe, agus feidhmíocht níos fearr in iarratais iarbhír mar rialú mótair, diming LED, modhnú fuaime, agus giniúint comharthaí. Déanann éifeachtúlacht agus cruinneas PWM cnámh droma na gcóras leabaithe nua-aimseartha, ag líonadh an bhearna idir rialú digiteach agus iompar analógach.
Timthriall Dualgais Modhnú Pulse-leithead
Taispeánann an tonnfhoirm comhartha athfhillteach a athraíonn idir 0V agus 5V. Tá an tréimhse marcáilte mar 10 ms, a léiríonn an t-am do thimthriall iomlán amháin. Laistigh den tréimhse sin, fanann an comhartha ard (5V) ar feadh 3 ms, ar a dtugtar leithead an chuisle. Ríomhtar an timthriall dualgais ansin mar chóimheas an ard-ama leis an tréimhse iomlán, rud a thugann 30% sa chás seo. Ciallaíonn sé seo nach seachadann an comhartha cumhacht ach 30% den am in aghaidh an timthriall. Díorthaítear an mhinicíocht ón tréimhse freisin, arna ríomh mar 1 ÷ 10 ms = 100 Hz.
Ríomh Timthriall Dualgais i Uaineadóirí Micrea-Rialaitheoir
Insíonn an timthriall dualgais dúinn cé mhéad den am iomlán a chastar comhartha air i gcomparáid le timthriall iomlán na tonnfhoirme. I micrea-rialaitheoir, tá sé seo tábhachtach toisc go gcinneann sé cé mhéad cumhachta atá á sheoladh chuig gléas thar gach timthriall.
Chun é a ríomh, úsáideann tú foirmle shimplí: Timthriall Dualgais (%) = (Leithead Pulse ÷ Tréimhse) × 100. Má tá an comhartha gníomhach ARD, is é an timthriall dualgais an codán den am a fhanann an comhartha ARD. Má tá an comhartha gníomhach ÍSEAL, is é an timthriall dualgais an codán den am a fhanann sé ÍSEAL.
Uaineadóir Modhnú Pulse-leithead
Taispeánann an íomhá seo conas a oibríonn lasc ama PWM tríd an aschur voltais a nascadh le cuntar. Comhaireann an cuntar arís agus arís eile ó 0 suas go 9, ansin athshocraíonn sé, ag cruthú tréimhse an chomhartha. Nuair a shroicheann an cuntar luach meaitseála socraithe (anseo, 2), téann an t-aschur ard agus fanann sé ard go dtí go sáraíonn an cuntar, ag sainiú leithead an chuisle. Athshocraíonn an pointe ró-shreabhadh an timthriall, ag tosú ar thréimhse nua.
Cinneann an lasc ama an timthriall dualgais trí rialú a dhéanamh nuair a chasann an t-aschur air (meaitseáil) agus nuair a athshocraíonn sé (ró-shreabhadh). Athraíonn coigeartú an luach meaitseála leithead an chomhartha ard, ag rialú go díreach cé mhéad cumhachta a sheachadann an PWM d'ualach.
Modhanna PWM Imeall-Ailínithe agus Lár-Ailínithe
Mód Imeall-Ailínithe
I PWM ailínithe imeall, ní chomhaireann an cuntar ach ó nialas go huasmhéid socraithe, agus tarlaíonn an t-athrú ag tús nó ag deireadh an timthriall. Fágann sé seo go bhfuil sé simplí a chur i bhfeidhm agus an-éifeachtach ós rud é go dtacaíonn an chuid is mó de na micrea-rialaitheoirí agus na lasc ama leis go dúchasach. Toisc go bhfuil na himill lasctha go léir ailínithe le taobh amháin den tréimhse, d'fhéadfadh ripple reatha míchothrom agus cur isteach leictreamaighnéadach níos airde (IEA) a bheith mar thoradh air.
Mód Lár-Ailínithe (Céim-Cheart)
I PWM lár-ailínithe, comhaireamh an cuntar suas agus ansin ar ais síos laistigh de gach timthriall. Cinntíonn sé seo go ndéantar imill lasctha a dháileadh timpeall lár na tonnfhoirme, rud a chruthaíonn aschur níos cothroime. Laghdaíonn an siméadracht armóineacha, tonnchrith chasmhóiminte i mótair, agus IEA i gcórais chumhachta. Cé go bhfuil sé beagán níos casta agus níos lú éifeachtaí i dtéarmaí úsáide minicíochta, soláthraíonn sé cáilíocht aschuir i bhfad níos glaine.
An minicíocht PWM ceart a roghnú
• Éilíonn dimming faoi stiúir minicíochtaí os cionn 200 Hz chun deireadh a chur le flicker infheicthe, agus is minic a úsáideann backlighting taispeána agus córais soilsithe ardchaighdeáin 20-40 kHz chun fanacht níos faide ná tuiscint an duine agus torann a íoslaghdú.
• Oibríonn mótair leictreacha is fearr le minicíochtaí PWM idir 2-20 kHz, ag cothromú caillteanais lasctha le réidh chasmhóiminte; Soláthraíonn luachanna níos ísle réiteach timthriall dualgais níos airde, agus laghdaíonn luachanna níos airde torann agus tonnchrith inchloiste.
• Braitheann servos caitheamh aimsire caighdeánach ar chomharthaí rialaithe seasta timpeall 50 Hz (tréimhse 20 ms), áit a gcinneann leithead cuisle, ní minicíocht, suíomh uilleach.
• Éilíonn giniúint fuaime agus comhshó digiteach-go-analógach PWM i bhfad os cionn an speictrim inchloiste, os cionn 22 kHz, chun cur isteach a chosc agus scagadh glan comharthaí a cheadú.
• I leictreonaic cumhachta, is minic a thrádáiltear roghnú minicíochta idir éifeachtúlacht, caillteanais lasctha, cur isteach leictreamaighnéadach, agus freagra dinimiciúil an ualaigh shonrach.
Rún PWM agus méid na gcéime
Réiteach (céimeanna)
Socraítear líon na leibhéil scoite timthriall dleachta de réir chomhaireamh tréimhse an lasc ama (N). Mar shampla, má ritheann cuntar ó 0 go 1023, tugann sé sin 1024 céim timthriall dualgais ar leith. Ciallaíonn comhaireamh níos airde rialú níos míne ar aschur.
Doimhneacht giotán
Is minic a chuirtear réiteach in iúl i ngiotán, arna ríomh mar log₂(N). Freagraíonn cuntar 1024-chéim do réiteach 10-giotán, agus freagraíonn cuntar 65536 do réiteach 16-giotán. Sainmhíníonn sé seo conas is féidir an timthriall dualgais a choigeartú go beacht.
Céim ama
Cinneann clog an chórais an incrimint is lú, cothrom le 1 ÷ fClock. Ceadaíonn luasanna clog níos tapúla tréimhsí níos giorra agus minicíochtaí PWM níos airde agus réiteach fíneáil a choinneáil fós.
Comhréitigh
Éilíonn réiteach méadaithe níos mó comhaireamh lasc ama, rud a laghdaíonn an minicíocht uasta PWM do chlog ar leith. Os a choinne sin, laghdaíonn minicíochtaí níos airde an taifeach atá ar fáil.
PWM Prescaler agus Sampla Socraithe Tréimhse
| Céim | Ríomh | Toradh | Míníniú |
|---|---|---|---|
| Clog MCU | - | 24 MHz | Minicíocht bonn ag tiomáint an lasc ama. |
| Cuir prescaler i bhfeidhm ÷8 | 24 MHz ÷ 8 | 3 MHz | Tá an clog lasc ama laghdaithe go raon comhairimh soláimhsithe. |
| Tréimhse lasc ama | 3 MHz × 0.020 s | 60,000 comhaireamh | Má shocraíonn tú an clár uathoibríoch-athlódáil / tréimhse go 60,000, tugtar fráma 20-ms. |
| Réiteach in aghaidh an tic | 1 ÷ 3 MHz | 0.333 μs | Is ionann gach incrimint lasc ama \~ 0.33 microseconds. |
| Rialú cuisle servo | Leithead cuisle 1–2 ms = 3000–6000 sceart | Soláthraíonn rialú uilleach réidh laistigh den fhráma 20 ms. | - |
Ardteicnící Cainéal PWM
Cur isteach Dead-Time
Is moill bheag rialaithe é an t-am marbh a chuirtear isteach idir aistriú trasraitheoirí comhlántacha i gciorcad leathdhroichid nó lán-droichid. Gan é, d'fhéadfadh na feistí ard-taobh agus íseal-taobh a sheoladh ag an am céanna, rud a d'fhág gearrchiorcad ar a dtugtar shoot-through. Trí chúpla deich nó na céadta nanasoicind d'am marbh a chur leis, cinntíonn na crua-earraí aistrithe sábháilte, ag cosaint MOSFETs nó IGBTanna ó dhamáiste.
Aschuir Chomhlántacha
Gineann aschuir chomhlántacha dhá chomhartha atá loighciúil os coinne a chéile. Tá sé seo úsáideach go háirithe i gciorcaid brú-tarraingthe, tiománaithe mótair, agus céimeanna inverter, áit a gcaithfidh trasraitheoir amháin múchadh go beacht nuair a chasann an ceann eile air. Ag baint úsáide as péirí PWM comhlántacha simpliú an chiorcaid tiománaí agus cinntíonn sé siméadracht, feabhas a chur ar éifeachtúlacht agus saobhadh a laghdú.
Nuashonruithe Sioncrónacha
I gcórais le cainéil PWM iolracha, cuireann nuashonruithe sioncrónacha ar chumas gach aschur a athnuachan ag an am céanna. Gan an ghné seo, d'fhéadfadh neamhréitithe uainiúcháin beaga (skew) tarlú, rud a d'fhéadfadh oibriú míchothrom a bheith mar thoradh air. I dtiomántáin mótair trí chéim nó tiontairí ilchéime, cinntíonn PWM sioncrónaithe cothromaíocht, feidhmíocht réidh, agus cur isteach leictreamaighnéadach laghdaithe.
Tras-Triggering
Cuireann tras-triggering ar chumas lasc ama idirghníomhú lena chéile, ionas gur féidir le teagmhas PWM amháin tosú, athshocrú, nó lasc ama eile a choigeartú. Tá an ghné seo cumhachtach i gcórais rialaithe chun cinn, rud a cheadaíonn comhordú beacht comharthaí iolracha. I measc na n-iarratas tá tiomántáin mótair cascáidithe, tiontairí cumhachta idirfholaithe, agus sampláil braiteoir sioncrónaithe, áit a bhfuil caidrimh uainiúcháin idir cainéil ríthábhachtach.
Gluaiseacht Servo le Comharthaí PWM
| Leithead Pulse | Gluaiseacht Servo |
|---|---|
| \~ 1.0 ms | Casann sé go hiomlán ar chlé nó casann sé deiseal ag luas iomlán |
| \~ 1.5 ms | Fanann sé sa lár nó stopann sé ag gluaiseacht |
| \~ 2.0 ms | Casann sé go hiomlán ar dheis nó casann sé tuathalach ag luas iomlán |
Conclúid
Is príomhuirlis é PWM a ligeann do chórais dhigiteacha feistí analógacha a rialú le cruinneas agus éifeachtúlacht. Trí thimthriallta dualgais, socrú lasc ama, roghanna minicíochta, comhréitigh réitigh, agus modhanna chun cinn cosúil le ceartú marbh nó gáma, is féidir leat córais iontaofa a dhearadh. Leanann PWM ag tacú le leictreonaic nua-aimseartha in iarratais soilsithe, gluaisne, fuaime agus cumhachta.
Ceisteanna Coitianta [Ceisteanna Coitianta]
An bhfeabhsaíonn PWM éifeachtúlacht cumhachta?
Tá. Athraíonn PWM feistí go hiomlán ON nó OFF, ag íoslaghdú caillteanas teasa i gcomparáid le rialú voltais analógach.
An gcruthaíonn PWM cur isteach leictreamaighnéadach (IEA)?
Tá. Gineann athrú tapa armóin a chruthaíonn IEA. Laghdaíonn PWM atá ailínithe i lár é, agus cuidíonn scagairí le torann a chur faoi chois.
Cén fáth scagaire pas íseal a úsáid le PWM?
Déanann scagaire pas íseal an tonn cearnach a mhaolú i meánvoltas DC, úsáideach le haghaidh fuaime, aschuir analógacha, agus insamhalta braiteora.
An féidir le PWM eilimintí teasa a rialú?
Tá. Freagraíonn téitheoirí go mall, mar sin soláthraíonn fiú minicíochtaí íseal PWM (10-100 Hz) rialú teochta cobhsaí.
Cad chuige a n-úsáidtear PWM céim-aistrithe?
Athraíonn sé uainiú idir cainéil chun spící reatha agus ualaí cothromaíochta a laghdú, coitianta i dtiontairí ilchéime agus tiomántáin mótair.
Conas a chuireann micrea-rialaitheoirí cosc ar jitter PWM?
Úsáideann siad cláir mhaolánacha dúbailte agus nuashonruithe sioncrónaithe ionas go mbeidh athruithe timthriall dualgais i bhfeidhm go glan ag tús gach timthriall.