Comment concevoir un circuit PWM dont vous avez besoin

Il existe plusieurs façons de contrôler les vitesses des moteurs à courant continu. Cependant, l'un des moyens les plus simples et les plus simples consiste à utiliser un circuit de modulation de largeur d'impulsion (PWM). Le PWM (Pulse Width Modulation) est une technique utilisée dans la conduite de charges inertielles pendant une longue période. L'utilisation de la modulation de largeur d'impulsion dans le contrôle des pilotes de moteur présente plusieurs avantages.

Mais peut-être que l'avantage le plus important est que, puisque le transistor est complètement "OFF" ou "ON", la perte de puissance dans le conducteur de commutation reste faible. Cet article explique comment concevoir un circuit PWM. Ici, il y aura une discussion sur des questions importantes, telles que la découpe efficace des signaux électriques en parties discrètes comme moyen de réduire la puissance de transmission du signal électronique.

Introduction professionnelle aux circuits PWM

La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est un terme utilisé dans la description d'un type de signal numérique. La modulation de largeur d'impulsion est utilisée dans de nombreuses applications telles que les circuits de contrôle sophistiqués. Une méthode standard dans laquelle PWM est très utilisée consiste à contrôler la gradation des LED et à contrôler la direction des servomoteurs.

Le circuit de modulation de largeur d'impulsion fonctionne en réduisant la puissance moyenne lors de la transmission de signaux électriques. Pour ce faire, il sépare les signaux en parties discrètes ou échantillons. Comme mentionné précédemment, il existe de nombreux avantages et utilisations dans les télécommunications, la régulation de tension, le contrôle des servomoteurs, les circuits numériques et le contrôle de la vitesse des moteurs, entre autres.

Les circuits de modulation de largeur d'impulsion sont un premier choix pour de nombreux utilisateurs en raison du fait qu'ils ne font pas beaucoup de bruit lorsqu'ils sont en fonctionnement. Contrairement aux signaux analogiques qui émettent du son lorsqu'ils sont en cours de traitement, les circuits de modulation de largeur d'impulsion sont insensibles au bruit et très efficaces. Mieux encore, les circuits de modulation de largeur d'impulsion sont économiques et ne nécessitent pas beaucoup d'espace. Les circuits de modulation de largeur d'impulsion ne sont pas difficiles ni difficiles à construire. Les composants nécessaires à la fabrication de ces circuits sont faciles à assembler.

De plus, les étapes à suivre dans la fabrication ou la production de circuits de modulation de largeur d'impulsion sont super confortables, contrairement à la conception d'autres cours. Les circuits de modulation de largeur d'impulsion sont faciles à reconvertir en circuits analogiques en utilisant un minimum de matériel.

Cycle de service, fréquence et largeur d'impulsion dans un circuit PWM

lCycle de service

Comme mentionné précédemment, un signal de modulation de largeur d'impulsion reste allumé pendant un temps spécifique puis s'éteint pour le reste du temps. Il fonctionne sur une base "ON" et "OFF". Un aspect qui rend le signal PWM plus utile et unique est le fait qu'il peut être réglé pour rester allumé pendant un certain temps en contrôlant le rapport cyclique. Le pourcentage ou le rapport de temps pendant lequel le signal PWM reste à l'heure ou ÉLEVÉ est appelé rapport cyclique.

Si le signal reste activé, il est alors dans un rapport cyclique de 100 %. Mais s'il est toujours éteint, il s'agit d'un rapport cyclique de 0%. La formule de calcul du rapport cyclique est la suivante :

Cycle de service =temps d'activation/(temps d'activation + temps d'arrêt)

lFréquence de PWM

La fréquence d'un circuit de modulation de largeur d'impulsion détermine la vitesse ou plutôt la vitesse à laquelle un PWM prend pour terminer une période. Une période est une période d'activation et de désactivation complète ou complète d'un signal de modulation de largeur d'impulsion. Normalement, les signaux de modulation de largeur d'impulsion générés par de nombreux microcontrôleurs sont d'environ 500 Hz. Ces fréquences trouvent beaucoup d'utilisation dans les composants de commutation à grande vitesse tels que les convertisseurs et les onduleurs.

Cependant, toutes les applications n'ont pas besoin d'une fréquence élevée. Par exemple, pour contrôler un servomoteur, vous devrez produire des signaux PWM avec une fréquence d'environ 50 Hz. Pour le dire simplement, la vitesse d'activation et de désactivation du signal de modulation de largeur d'impulsion est déterminée par la fréquence du signal PWM.

Largeur d'impulsion dans un circuit PWM

Un circuit PWM consiste en une largeur d'impulsion (PW). La largeur d'impulsion, par définition, est le temps écoulé ou le temps pris entre les fronts montant/haut et descendant/bas d'une seule impulsion. La largeur d'impulsion est la durée d'un autre signal, généralement un signal porteur utilisé en transmission. Pour rendre ces mesures précises et reproductibles, 50 % du niveau de puissance est utilisé comme points de référence.

Comment construire un circuit PWM

Construire un circuit PWM n'est pas une tâche difficile en tant que telle. Voici quelques-uns des matériaux nécessaires pour fabriquer un circuit PWM. Papier glacé

• Panneau recouvert de cuivre
• Acétone
• Chlorure ferrique
• Imprimante LASER
• Ciseaux
• Stylo marqueur
• Récipient en plastique
• Papier de verre
• Gants de sécurité
• Scie
• Gants en latex

Étape 1 :Conception du circuit

Commencez par concevoir le diagramme schématique dans un logiciel de conception de PCB. Vous pouvez utiliser des logiciels de conception tels que Kicad, Express PCB, Dip Trace, NI Multism ou Altium Designer. Le logiciel de conception de circuits imprimés EAGLE est la meilleure option.

Étape 2 :Conception de la disposition du circuit imprimé

Après avoir terminé la conception du diagramme schématique, il est maintenant temps de développer la disposition du circuit imprimé, de préférence à l'aide de l'outil Eagle EDA. Une fois que vous avez terminé, prenez une impression de la fabrication des PCB, il y a de fortes chances d'échecs de mise en page, ce qui peut grandement affecter négativement la fonctionnalité du produit final. Il existe plusieurs dispositions de PCB sur le papier glacé. Ici, utilisez uniquement une imprimante LASER. Les composants nécessaires ici incluent les éléments suivants :

• En-tête (2,54 mm)
• PCB :fibre de verre FR4
• Bornier à vis
• Condensateur - 0,1 uF (104)
• Résistances
• 1N5403 – Diode (3A)
• TLP250 – Pilote de portail
• IRFP460 – MOSFET de puissance

Étape 3 :processus de soudure

Pour piloter le MOSFET de puissance, utilisez un pilote de grille IC. Mais encore une fois, TLP250 IC convient au circuit de commande de grille de l'IGBT et du MOSFET de puissance. Vous pouvez utiliser le contrôleur PWM pour contrôler les niveaux de luminosité d'une LED ou même l'utiliser comme pilote de LED. Le contrôleur PWM fonctionne également ou remplit les mêmes rôles qu'un gradateur PWM.

Étape 4 :Calcul de la dissipation de puissance MOSFET

La quatrième étape concerne le calcul de la dissipation de puissance. Voici une formule de calcul de la dissipation de puissance :

P =R X I ²

P =R_ds (ON) X I ²

Ici,

P =Puissance

Je =Courant

R_ds (ON) =Résistance drain-source à l'état passant

Étape 5 :Dissipation de puissance maximale moins le dissipateur thermique

La dissipation de puissance est la puissance maximale dissipée par le MOSFET dans des conditions thermiques spécifiées. La cinquième étape de la construction de votre circuit PWM implique le calcul de la dissipation de puissance maximale sans dissipateur thermique. Le calcul de la puissance dissipée est simple. Dissipation de puissance calculée en prenant la température de jonction et en soustrayant la température ambiante puis en la divisant par la jonction maximale à la température ambiante.

Pd =Tj (max) – TA

ROJA

Étape 6 :Interfaçage du pilote PWM

C'est la dernière étape vers l'obtention de votre circuit PWM. Pour interfacer ou plutôt compléter votre pilote PWM, vous aurez besoin de fils de connexion, d'un pilote PWM, d'une carte Arduino UNO, d'un moteur à courant continu, d'un SMPS et d'un potentiomètre 10k.

Éléments à noter

La conception de circuits PWM peut s'avérer être une tâche ardue, surtout si vous ne suivez pas attentivement les instructions. Vous remarquerez peut-être qu'en réalité, les choses seront un peu différentes de ce que vous trouverez dans les livres ou sur Internet. Pour être du bon côté, vous devez prendre en compte plusieurs problèmes. Par exemple, vous devez vous assurer que vous avez en place tout le matériel dont vous avez besoin.

De plus, vous devez vous assurer de suivre toutes les étapes du début à la fin, comme indiqué. Vous devez également tenir compte des questions liées à la sécurité. Assurez-vous de travailler dans un environnement propre et sécuritaire. De plus, vous devez être familiarisé avec les calculs car vous devrez peut-être calculer des aspects essentiels tels que la dissipation de puissance, la puissance de la résistance et l'utilisation de microcontrôleurs, entre autres.

Zone d'application

Les circuits PWM trouvent une utilisation dans une grande variété d'applications. Voici quelques exemples d'utilisation des contrôleurs PWM :

• Utilisé pour contrôler les vitesses des moteurs à courant continu
• Ils trouvent une utilisation dans le contrôle de la luminosité des bandes lumineuses LED et des lumières LED
• Utilisé pour la génération de tonalité
• Ils trouvent également une application dans les radiateurs à courant continu
• Utilisé dans les composants alimentés en courant continu

Voulez-vous configurer un contrôleur PWM ? Vous pouvez nous contacter

La configuration d'un contrôleur PWM peut s'avérer être une tâche difficile. La majorité des gens ont du mal à configurer des contrôleurs PWM. Vous avez du mal à configurer un contrôleur PWM ? Ne vous inquiétez pas. Chez WellPCB, nous sommes là pour vous aider. Ne souffrez pas en silence quand nous pouvons vous aider. Nous comprenons tous les aspects liés aux contrôleurs de moteur PWM. Laissez-nous tout mettre en place pour vous pendant que vous vous asseyez et vous détendez. En fonction de votre utilisation, nous définirons la charge pour vous, connecterons tout le câblage pour éviter les courts-circuits et calculerons la dissipation de puissance maximale pour votre contrôleur PWM.

Conclusion

Comme indiqué précédemment, le contrôle de la vitesse des moteurs à courant continu est réalisable de plusieurs manières. Cependant, l'utilisation de la modulation de largeur d'impulsion est la méthode la meilleure et la plus fiable. Il existe de nombreux avantages associés à l'utilisation de la modulation de largeur d'impulsion dans le contrôle des vitesses des moteurs à courant continu. Certains d'entre eux incluent une faible perte de puissance et une tension constante du moteur. Construire un moteur PWM peut être un exercice frustrant, surtout si vous ne respectez pas toutes les instructions. Si vous rencontrez des difficultés pour développer et configurer un contrôleur PWM, vous pouvez nous contacter pour obtenir de l'aide. Nous sommes les meilleurs concepteurs PWM professionnels avec des décennies d'expérience et de professionnalisme.