เมื่อทำงานกับเทคโนโลยีต่างๆ มากมาย คำถามมักจะเกิดขึ้น: จะจัดการพลังงานที่มีอยู่ได้อย่างไร จะทำอย่างไรถ้าจำเป็นต้องลดหรือยกขึ้น? คำตอบสำหรับคำถามเหล่านี้คือตัวควบคุม PWM เขาเป็นอะไร? มันใช้ที่ไหน? และจะประกอบอุปกรณ์ดังกล่าวด้วยตัวเองได้อย่างไร?
หากไม่ชี้แจงความหมายของคำนี้ก็ไม่สมเหตุสมผลที่จะดำเนินการต่อไป ดังนั้น การมอดูเลตความกว้างพัลส์เป็นกระบวนการควบคุมกำลังที่จ่ายให้กับโหลด ดำเนินการโดยการปรับเปลี่ยนรอบการทำงานของพัลส์ซึ่งทำที่ความถี่คงที่ การมอดูเลตความกว้างพัลส์มีหลายประเภท:
1. อนาล็อก
2. ดิจิทัล
3. ไบนารี่ (สองระดับ)
4. ทรินิตี้ (สามระดับ)
ตอนนี้เรารู้แล้วว่าการปรับความกว้างพัลส์คืออะไร เราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับหัวข้อหลักของบทความได้ ตัวควบคุม PWM ใช้เพื่อควบคุมแรงดันไฟฟ้าและเพื่อป้องกันโหลดเฉื่อยอันทรงพลังในรถยนต์และรถจักรยานยนต์ สิ่งนี้อาจฟังดูซับซ้อนและอธิบายได้ดีที่สุดโดยใช้ตัวอย่าง สมมติว่าคุณต้องทำให้โคมไฟภายในรถเปลี่ยนความสว่างไม่ทันที แต่ค่อยๆ เช่นเดียวกับไฟด้านข้าง ไฟหน้ารถยนต์ หรือพัดลม ความปรารถนานี้สามารถบรรลุได้โดยการติดตั้งตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ (พาราเมตริกหรือการชดเชย) แต่ด้วยกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่จะสร้างพลังงานได้สูงมากและจะต้องติดตั้งหม้อน้ำขนาดใหญ่เพิ่มเติมหรือเพิ่มเติมในรูปแบบของระบบระบายความร้อนแบบบังคับโดยใช้พัดลมขนาดเล็กที่ถอดออกจากอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ อย่างที่คุณเห็น เส้นทางนี้ก่อให้เกิดผลตามมามากมายที่จะต้องเอาชนะให้ได้
ความรอดที่แท้จริงจากสถานการณ์นี้คือตัวควบคุม PWM ซึ่งทำงานบนทรานซิสเตอร์กำลังเอฟเฟกต์สนามอันทรงพลัง สามารถรองรับกระแสสูง (สูงถึง 160 แอมป์) โดยใช้แรงดันเกตเพียง 12-15V ควรสังเกตว่าความต้านทานของทรานซิสเตอร์แบบเปิดค่อนข้างต่ำและด้วยเหตุนี้ระดับการกระจายพลังงานจึงสามารถลดลงได้อย่างมาก ในการสร้างตัวควบคุม PWM ของคุณเอง คุณจะต้องมีวงจรควบคุมที่สามารถให้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันระหว่างแหล่งกำเนิดและเกตภายในช่วง 12-15V หากไม่สามารถทำได้ ความต้านทานของช่องสัญญาณจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และการกระจายพลังงานจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก และในทางกลับกันก็อาจทำให้ทรานซิสเตอร์ร้อนเกินไปและล้มเหลวได้
มีการผลิตวงจรขนาดเล็กทั้งหมดสำหรับตัวควบคุม PWM ที่สามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าอินพุตที่เพิ่มขึ้นถึงระดับ 25-30V แม้ว่าแหล่งจ่ายไฟจะมีเพียง 7-14V เท่านั้น ซึ่งจะช่วยให้สามารถเปิดทรานซิสเตอร์เอาท์พุตในวงจรพร้อมกับเดรนทั่วไปได้ ในทางกลับกันสิ่งนี้จำเป็นในการเชื่อมต่อโหลดที่มีเครื่องหมายลบทั่วไป ตัวอย่างได้แก่ตัวอย่างต่อไปนี้: L9610, L9611, U6080B ... U6084B โหลดส่วนใหญ่ดึงกระแสไฟไม่เกิน 10 แอมป์ ดังนั้นจึงไม่สามารถทำให้เกิดไฟฟ้าตกได้ และเป็นผลให้คุณสามารถใช้วงจรง่าย ๆ โดยไม่ต้องดัดแปลงในรูปแบบของหน่วยเพิ่มเติมที่จะเพิ่มแรงดันไฟฟ้า และนี่คือตัวอย่างตัวควบคุม PWM ที่จะกล่าวถึงในบทความ พวกเขาสามารถสร้างขึ้นบนพื้นฐานของเครื่องมัลติไวเบรเตอร์แบบอสมมาตรหรือสแตนด์บาย คุ้มค่าที่จะพูดถึงตัวควบคุมความเร็วรอบเครื่องยนต์ PWM เพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ในภายหลัง
วงจรควบคุม PWM นี้ประกอบขึ้นโดยใช้อินเวอร์เตอร์ชิป CMOS เป็นเครื่องกำเนิดพัลส์สี่เหลี่ยมที่ทำงานบน 2 องค์ประกอบลอจิก ต้องขอบคุณไดโอด ค่าคงที่เวลาของการคายประจุและประจุของตัวเก็บประจุการตั้งค่าความถี่จึงเปลี่ยนแปลงแยกกันที่นี่ สิ่งนี้ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนรอบการทำงานของพัลส์เอาท์พุตและเป็นผลให้ค่าของแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานอยู่ที่โหลด ในวงจรนี้ คุณสามารถใช้องค์ประกอบ CMOS แบบกลับด้านได้ เช่นเดียวกับ NOR และ AND ตัวอย่าง ได้แก่ K176PU2, K561LN1, K561LA7, K561LE5 คุณสามารถใช้ประเภทอื่นได้ แต่ก่อนหน้านั้นคุณจะต้องคิดอย่างรอบคอบเกี่ยวกับวิธีการจัดกลุ่มอินพุตอย่างถูกต้องเพื่อให้สามารถใช้งานฟังก์ชันที่ได้รับมอบหมายได้ ข้อดีของโครงร่างคือการเข้าถึงและความเรียบง่ายขององค์ประกอบต่างๆ ข้อเสีย - ความยากลำบาก (เกือบเป็นไปไม่ได้) ในการปรับเปลี่ยนและความไม่สมบูรณ์เกี่ยวกับการเปลี่ยนช่วงแรงดันไฟฟ้าขาออก
มีลักษณะที่ดีกว่าตัวอย่างแรก แต่นำไปใช้ได้ยากกว่า สามารถควบคุมแรงดันไฟฟ้าโหลดที่มีประสิทธิภาพในช่วง 0-12V ซึ่งจะเปลี่ยนจากค่าเริ่มต้น 8-12V กระแสสูงสุดขึ้นอยู่กับประเภทของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามและสามารถเข้าถึงค่าที่มีนัยสำคัญได้ เนื่องจากแรงดันเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับอินพุตควบคุม วงจรนี้จึงสามารถใช้เป็นส่วนหนึ่งของระบบควบคุมได้ (เพื่อรักษาระดับอุณหภูมิ)
อะไรดึงดูดผู้ที่ชื่นชอบรถยนต์ให้มาสู่ตัวควบคุม PWM ควรสังเกตว่ามีความปรารถนาที่จะเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อสร้างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รอง ด้วยคุณสมบัตินี้ เทคโนโลยีนี้จึงสามารถพบได้ในการผลิตจอคอมพิวเตอร์ จอแสดงผลในโทรศัพท์ แล็ปท็อป แท็บเล็ต และอุปกรณ์ที่คล้ายกัน ไม่ใช่แค่ในรถยนต์เท่านั้น ควรสังเกตว่าเทคโนโลยีนี้มีราคาไม่แพงมากเมื่อใช้งาน นอกจากนี้ หากคุณตัดสินใจที่จะไม่ซื้อ แต่ต้องประกอบตัวควบคุม PWM ด้วยตัวเอง คุณสามารถประหยัดเงินในการปรับปรุงรถของคุณเองได้
ตอนนี้คุณรู้แล้วว่าตัวควบคุมพลังงาน PWM คืออะไร ทำงานอย่างไร และคุณยังสามารถประกอบอุปกรณ์ที่คล้ายกันได้ด้วยตัวเอง ดังนั้นหากคุณต้องการทดสอบความสามารถของรถของคุณมีเพียงสิ่งเดียวที่จะพูดเกี่ยวกับเรื่องนี้ - ทำมัน ยิ่งไปกว่านั้น คุณไม่เพียงแต่สามารถใช้ไดอะแกรมที่นำเสนอที่นี่เท่านั้น แต่ยังปรับเปลี่ยนได้อย่างมากหากคุณมีความรู้และประสบการณ์ที่เหมาะสม แต่แม้ว่าทุกอย่างจะไม่สำเร็จในครั้งแรก แต่คุณก็สามารถได้รับสิ่งที่มีค่ามาก นั่นก็คือประสบการณ์ ใครจะรู้ว่ามันจะมีประโยชน์ตรงไหนต่อไป และการปรากฏตัวของมันจะสำคัญแค่ไหน
คุณสามารถปรับระดับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายได้โดยใช้ตัวควบคุมที่มีการมอดูเลตความกว้างพัลส์ ข้อดีของการตั้งค่านี้คือทรานซิสเตอร์เอาต์พุตทำงานในโหมดสวิตช์และสามารถอยู่ในสองสถานะเท่านั้น - เปิดหรือปิดซึ่งช่วยลดความร้อนสูงเกินไปซึ่งหมายถึงการใช้หม้อน้ำขนาดใหญ่และเป็นผลให้ช่วยลดต้นทุนด้านพลังงาน
เครื่องมัลติไวเบรเตอร์พร้อมรอบการทำงานที่ปรับได้นั้นสร้างขึ้นบน VT1 และ VT2 ความถี่การทำซ้ำคือประมาณ 7 kHz จากตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ตัวที่สอง พัลส์ไปที่ทรานซิสเตอร์สวิตชิ่งอันทรงพลัง MOSFET N302AP ซึ่งควบคุมโหลดที่เชื่อมต่อ รอบการทำงานเปลี่ยนไปโดยการลดความต้านทาน R4 ด้วยตำแหน่งซ้ายสุดของความต้านทานนี้ ดูรูปด้านบน พัลส์เอาท์พุตจะแคบ ซึ่งบ่งบอกถึงกำลังเอาท์พุตขั้นต่ำ ในตำแหน่งขวาสุด อุปกรณ์จะทำงานโดยใช้พลังงานสูงสุด
คุณสามารถเชื่อมต่อหลอดไส้ (รวมถึงหลอด 12 โวลต์) มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงเข้ากับตัวควบคุมและควบคุมกระแสไฟในเครื่องชาร์จได้ด้วย
การออกแบบนั้นเรียบง่ายมากและหากติดตั้งอย่างถูกต้องก็จะเริ่มทำงานได้ทันที ทรานซิสเตอร์ n-channel อันทรงพลังถูกใช้เป็นปุ่มควบคุม เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้
หากคุณต้องการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของโหลดโดยฉับพลันซึ่งหนึ่งในหน้าสัมผัสนั้นเชื่อมต่อกับกราวด์ (สิ่งนี้เกิดขึ้นในรถยนต์) แสดงว่ามีการใช้วงจรที่เชื่อมต่อท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม n-channel บวกกับแหล่งจ่ายไฟและโหลดเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด
บทความนี้ให้คำอธิบายของไดอะแกรมวงจรสองวงจรของตัวควบคุมตามกระแสตรงซึ่งใช้งานบนพื้นฐานของแอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการ K140UD6
คุณลักษณะของวงจรเหล่านี้คือความสามารถในการใช้แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการที่มีอยู่แทบทุกชนิด โดยมีแรงดันไฟฟ้า 12 โวลต์ เป็นต้น
ด้วยการเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน (พิน 3) คุณสามารถเปลี่ยนแรงดันเอาต์พุตได้ ดังนั้นวงจรเหล่านี้จึงสามารถใช้เป็นตัวควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้า ในตัวหรี่ไฟ และยังเป็นตัวควบคุมความเร็วมอเตอร์กระแสตรงได้ด้วย
วงจรค่อนข้างง่าย ประกอบด้วยส่วนประกอบวิทยุที่เรียบง่ายและเข้าถึงได้ และหากติดตั้งอย่างถูกต้องก็จะเริ่มทำงานทันที ทรานซิสเตอร์ n-channel เอฟเฟกต์สนามอันทรงพลังถูกใช้เป็นสวิตช์ควบคุม ต้องเลือกกำลังของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามรวมถึงพื้นที่ของหม้อน้ำตามปริมาณการใช้กระแสไฟของโหลด
เพื่อป้องกันการพังทลายของเกทของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามเมื่อใช้ตัวควบคุม PWM ที่มีแรงดันไฟฟ้า 24 โวลต์จำเป็นต้องเชื่อมต่อความต้านทาน 1 kOhm ระหว่างเกทของ VT2 และตัวสะสมของทรานซิสเตอร์ VT1 และเชื่อมต่อ ซีเนอร์ไดโอด 15 โวลต์ขนานกับความต้านทาน R7
หากจำเป็นต้องเปลี่ยนแรงดันไฟฟ้าของโหลดซึ่งหน้าสัมผัสตัวใดตัวหนึ่งเชื่อมต่อกับกราวด์ (สิ่งนี้เกิดขึ้นในรถยนต์) แสดงว่ามีการใช้วงจรที่เชื่อมต่อท่อระบายน้ำของทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม n-channel บวกกับแหล่งพลังงานและโหลดเชื่อมต่อกับแหล่งกำเนิด
ขอแนะนำให้สร้างเงื่อนไขที่ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามจะเปิดเต็มที่ วงจรควบคุมเกตควรมีโหนดที่มีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นตามลำดับ 27...30 โวลต์ ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าระหว่างแหล่งกำเนิดและเกตจะมากกว่า 15 V
หากการใช้กระแสโหลดน้อยกว่า 10 แอมแปร์ แสดงว่าสามารถใช้ทรานซิสเตอร์ p-channel อันทรงพลังในตัวควบคุม PWM ได้
ในโครงการที่สอง ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบ PWM 12 โวลต์ประเภทของทรานซิสเตอร์ VT1 ก็เปลี่ยนไปเช่นกันและทิศทางการหมุนของตัวต้านทานผันแปร R1 ก็เปลี่ยนไปเช่นกัน ดังนั้นในเวอร์ชันแรกของวงจรแรงดันไฟฟ้าควบคุมที่ลดลง (ที่จับจะเคลื่อนไปที่แหล่งพลังงาน "-") ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าขาออกเพิ่มขึ้น ตัวเลือกที่สองจะกลับรายการทุกอย่าง
วงจรคลาสสิกของโมดูลควบคุมความกว้างพัลส์สำหรับโหลด 12 โวลต์ วงจรประกอบขึ้นโดยใช้ตัวจับเวลา 555 และทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนาม
สำหรับเครื่องเดสก์ท็อปขนาดเล็กที่มีไฟ 12 V ที่ฉันเพิ่งซื้อจาก Ali ฉันจำเป็นต้องมีโมดูลควบคุมความเร็วมอเตอร์ โดยทั่วไปฉันตัดสินใจสร้างวงจรของตัวเองเนื่องจากฉันไม่ต้องการสั่งซื้อบล็อกนี้อีกเนื่องจากการซื้อพร้อมซื้อจะแพงเกินไป
อะไหล่ทั้งหมดสามารถซื้อได้ในราคาเพนนีหรือบัดกรีออกจากแผงวงจรเก่าพร้อมชิ้นส่วน ด้านล่างนี้เป็นรายการส่วนประกอบวิทยุสำหรับประกอบวงจร:
โซลูชั่นที่สมบูรณ์แบบสำหรับการควบคุมพลังงานแบบดิจิทัล!
บีทีเอ100
ในสต็อก
ซื้อจำนวนมากอุปกรณ์ได้รับการออกแบบมาเพื่อควบคุมกำลังโหลดสูงสุด 10,000 W ในวงจร AC ที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 V อุปกรณ์นี้สร้างขึ้นบนพื้นฐานของ triac อันทรงพลัง บีทีเอ100และมีไว้สำหรับควบคุมกำลังของเครื่องทำความร้อนไฟฟ้า อุปกรณ์ให้แสงสว่าง เครื่องสับเปลี่ยนและมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสสลับแบบอะซิงโครนัส ฯลฯ การใช้ triac นี้ทำให้สามารถลดขนาดของหม้อน้ำทำความเย็นได้ ด้วยการปรับที่หลากหลายและกำลังสูง ตัวควบคุมจะพบการใช้งานที่หลากหลายในชีวิตประจำวัน
ตัวควบคุมกำลังใช้หลักการควบคุม PWM กับเครื่องตรวจจับควบคุมเฟสแบบข้ามศูนย์
ตัวควบคุมพลังงานได้รับการออกแบบให้เป็นแผงควบคุมในตัวพร้อมโมดูลพลังงานแยกต่างหาก