Porovnání PWM regulátorů výkonu

11. 9. 2018
FB gp tw

Pokud jste začali číst tento článek, už asi víte, co je to PWM regulátor. Nebo jsem vás sem odkázal já z našeho helpdesku.  Nyní si alespoň stručně povíme, jak tato regulace funguje a jaké parametry jsou důležité pro výběr vhodného modulu. Kdo má teorii zmáklou, může povídání přeskočit a kouknout rovnou na závěr článku s Tabulkou 1.

Zkratka PWM znamená anglicky "pulse width modulation", česky se někdy označuje jako PŠM, tedy pulzně-šířková modulace. Teď bych mohl teoretický rozbor problematiky ukončit, protože google vám vyhodí přibližně 43 300 000 výsledků, pokud do něj napíšete "pwm". Spousta z nich jistě tuto modulaci velmi pěkně popisuje. Jasně, teď jste to vyzkoušeli a vyhodilo vám to jiné číslo. Asi máte v prohlížeči jiné sušenky (cookies) a vyhledáváte jiné věci...

Jak můžete vidět na Animaci 1, jedná se o obdélníkový signál s danou frekvencí a proměnnou šířkou pulzu. PWM signál se většinou definuje pomocí frekvence a střídy (angl. duty cycle). Střída je poměr doby trvání log. 1 a log. 0 v jedné periodě signálu. Udává se v procentech. Příklad: Pokud máme signál s periodou 1 000 ms a doba trvání log. 1 je 150 ms, pak střída má hodnotu 15 %. Další příklad: Pokud T=20 ms a střída je 42 %, pak doba trvání log. 1 je 8,4 ms.

Animace 1: Pulzně-šířková modulace [1]

Jak můžeme využít tento signál pro regulaci výkonu? Představte si, že Animace 1 zobrazuje průběh napájecího napětí na nějaké žárovce. Je to jako kdybyste si hráli s vypínačem a pořád dokola zapínali/vypínali napájecí napětí. Při D = 0 % bude žárovka zhasnutá. Při D = 100 % bude jas maximální. Zmenšováním střídy budeme jas snižovat. Co kdybychom tento signál použili pro DC motor? Při D = 0 % bude motor stát. Při D = 100 % pojede na plný výkon. Pokud je motor v konstatní zátěži, pak snižováním střídy budeme snižovat otáčky. Myslím, že je to jasné. 

Přesně takto fungují PWM regulátory – velmi rychle zapínají a vypínají zdroj (resp. jeden přívod ke zdroji).  Šířku pulzu/střídu nastavujeme potenciometrem. Při výběru vhodného regulátoru jsou důležité tyto parametry:

  • Rozsah vstupního napětí. Je dobré zde mít nějakou rezervu, a to hlavně při spínání indukční zátěže (motory, elektromagnety, solenoidové aktuátory atd.), kde vznikají napěťové špičky, které mohou regulátor trvale poškodit.
  • Max. spínaný proud. Musíme samozřejmě vědět, jaký proud připojené zařízení odebírá, jinak regulátor usmažíme. Při spínání větších proudů (v řádu jednotek a desítek A) je vhodné regulátor aktivně chladit (ventilátorem). 
  • Frekvence signálu. U některých zařízení se může stát, že regulátor s vysokou frekvencí bude fungovat špatně nebo vůbec (např. u zátěže s velkou indukčností). Někdy také může být doporučeno nepoužívat pro regulaci daný frekvenční rozsah – např. u motorů může docházet ke zvýšení hlučnosti chodu.
  • Střída signálu. Zdaleka ne všechny regulátory umí regulovat střídu v rozsahu 0–100 %. Ne vždy je to však potřeba. Například pokud zapojíme regulátor k žárovce a nastavíme střídu na 5 %, pravděpodobně vůbec nebude svítit. Takže i když regulátor neumí nastavit střídu přesně 0 %, je to vcelku fuk. Někde zase vůbec nevyužijete plný výkon...

Náš eshop má celkem širokou nabídku regulátorů a teď už pro vás snad nebude problém vybrat v Tabulce 1 ten správný.

Tabulka 1: Přehled PWM regulátorů a jejich základních parametrů 

Kód produktu Min. napětí (VDC) Max. napětí (VDC) Max. proud (A) Frekvence (kHz) Min. střída (%) Max. střída (%)
1512134375 4,5 30 2,6 27 OFF, 2,1 99,5
1508316678 6 24 3 20,5 3,3 99
1508388326 4,5 35 2,6 20,2 2,6 99,6
1508318138 12 40 10 24 2,8 99,6
1424028228 6 30 6 0,5 0 100
1449928670 6 28 3 26,6 7 100
1484862941 6 30 5 16 0 100
1512134850 5 16 10 0,46 4,6 97,7
1532084646 12 36 3 21 3 92
1550861767 10 50 40 12,5 OFF, 2 99
1549808013 10 50 60 15,6 OFF, 0 94
1557993902 9 60 20 21 2,9 99

Zdroje:
[1] https://cs.wikipedia.org/wiki/Střída_(elektronika), (cit. 20.4.2018)

11. 9. 2018
FB gp tw

Další podobné články