Cómo diseñar un circuito PWM que necesita

Hay varias formas diferentes de controlar las velocidades de los motores de CC. Sin embargo, una de las formas preferidas y sencillas es mediante el uso del circuito de modulación de ancho de pulso (PWM). El PWM (Pulse Width Modulation) es una técnica utilizada para impulsar cargas inerciales durante mucho tiempo. El uso de modulación de ancho de pulso para controlar controladores de motor tiene varias ventajas.

Pero quizás, la ventaja más significativa es que, dado que el transistor está completamente "APAGADO" o "ENCENDIDO", la pérdida de potencia en el conductor de conmutación sigue siendo pequeña. Este artículo analiza cómo diseñar un circuito PWM. Aquí, habrá una discusión de temas importantes, como cortar efectivamente las señales eléctricas en partes discretas como un medio para reducir la potencia de transmisión de señales electrónicas.

Introducción profesional a los circuitos PWM

Modulación de ancho de pulso (PWM) es un término utilizado en la descripción de un tipo de señal digital. La modulación de ancho de pulso encuentra uso en muchas aplicaciones, como circuitos de control sofisticados. Un método estándar en el que PWM tiene mucho uso es controlar la atenuación de los LED y controlar la dirección de los servomotores.

El circuito de modulación de ancho de pulso funciona reduciendo la potencia promedio durante la transmisión de señales eléctricas. Lo hace separando las señales en partes discretas o muestras. Como se mencionó anteriormente, existen muchas ventajas y usos en telecomunicaciones, regulación de voltaje, control de servomotores, circuitos digitales y control de velocidad de motores, entre otros.

Los circuitos de modulación de ancho de pulso son la mejor opción para muchos usuarios debido al hecho de que no hacen mucho ruido cuando están en funcionamiento. A diferencia de las señales analógicas que emiten algo de sonido cuando están en proceso, los circuitos de modulación de ancho de pulso son inmunes al ruido y altamente eficientes. Mejor aún, los circuitos de modulación de ancho de pulso son económicos y no requieren mucho espacio. Los circuitos de modulación de ancho de pulso no son complicados ni complicados de construir. Los componentes necesarios en la fabricación de estos circuitos son de fácil montaje.

Adicionalmente, los pasos a seguir en la fabricación o producción de circuitos de modulación de ancho de pulso son súper cómodos, a diferencia del diseño de otros cursos. Los circuitos de modulación de ancho de pulso son fáciles de volver a convertir en circuitos analógicos utilizando un hardware mínimo.

Ciclo de trabajo, frecuencia y ancho de pulso en un circuito PWM

lCiclo de trabajo

Como se mencionó anteriormente, una señal de modulación de ancho de pulso permanece encendida durante un tiempo específico y luego se apaga por el resto del tiempo. Funciona sobre una base de "ENCENDIDO" y "APAGADO". Un aspecto que hace que la señal PWM sea más útil y única es el hecho de que se puede configurar para que permanezca encendida durante un tiempo determinado mediante el control del ciclo de trabajo. El porcentaje o proporción de tiempo que la señal PWM permanece a tiempo o ALTA se conoce como ciclo de trabajo.

En caso de que la señal permanezca ENCENDIDA, entonces está en un ciclo de trabajo del 100 %. Pero en caso de que esté siempre apagado, entonces es un ciclo de trabajo del 0%. La fórmula para calcular el ciclo de trabajo es la siguiente:

Ciclo de trabajo =tiempo de encendido/(tiempo de encendido + tiempo de apagado)

lFrecuencia de PWM

La frecuencia de un circuito de modulación de ancho de pulso determina la velocidad o, más bien, qué tan rápido tarda un PWM en completar un período. Un período es el período total o completo de activación y desactivación de una señal de modulación de ancho de pulso. Normalmente, las señales de modulación de ancho de pulso que generan muchos microcontroladores rondan los 500 Hz. Tales frecuencias encuentran mucho uso en componentes de conmutación de alta velocidad como convertidores e inversores.

Sin embargo, no todas las aplicaciones necesitan alta frecuencia. Por ejemplo, para controlar un servomotor, deberá producir señales PWM con una frecuencia de aproximadamente 50 Hz. En pocas palabras, la frecuencia de la señal PWM decide qué tan rápido se activa y desactiva la señal de modulación de ancho de pulso.

Ancho de pulso en un circuito PWM

Un circuito PWM consta de un ancho de pulso (PW). El ancho de pulso, por definición, es el tiempo transcurrido o el tiempo entre los bordes ascendente/alto y descendente/bajo de un solo pulso. El ancho de pulso es la duración de otra señal, generalmente una señal portadora utilizada en la transmisión. Para que dichas mediciones sean precisas y repetibles, el 50 % del nivel de potencia se utiliza como puntos de referencia.

Cómo construir un circuito PWM

Construir un circuito PWM no es una tarea difícil como tal. Los siguientes son algunos de los materiales necesarios para hacer un circuito PWM. Papel brillante

• Tablero revestido de cobre
• Acetona
• Cloruro férrico
• Impresora LÁSER
• Tijeras
• Rotulador
• Contenedor de plástico
• Papel de lija
• Guantes de seguridad
• Sierra
• Guantes de látex

Paso 1:Diseño del circuito

Comience diseñando el diagrama esquemático en el software de diseño de PCB. Puede usar software de diseño como Kicad, Express PCB, Dip Trace, NI Multism o Altium Designer. El software de diseño de PCB EAGLE es la mejor opción.

Paso 2:Diseño del diseño de PCB

Después de completar el diseño del diagrama esquemático, ahora es el momento de desarrollar el diseño de PCB, preferiblemente utilizando la herramienta Eagle EDA. Después de terminar, tome una impresión de la fabricación de PCB, hay muchas posibilidades de fallas en el diseño, lo que puede afectar negativamente la funcionalidad del producto final. Hay varios diseños de PCB en el papel brillante. En este caso, utilice únicamente una impresora LÁSER. Los componentes necesarios aquí incluyen los siguientes:

• Encabezado (2,54 mm)
• PCB:fibra de vidrio FR4
• Bloque de terminales de tornillo
• Condensador:0,1 uF (104)
• Resistencias
• 1N5403:diodo (3 amperios)
• TLP250:controlador de puerta
• IRFP460:MOSFET de potencia

Paso 3:Proceso de soldadura

Para controlar el MOSFET de potencia, use un controlador de compuerta IC. Pero nuevamente, TLP250 IC es adecuado para el circuito de controlador de puerta de IGBT y MOSFET de potencia. Puede usar el controlador PWM para controlar los niveles de brillo de un LED o incluso usarlo como controlador de LED. El controlador PWM también funciona o realiza las mismas funciones que un atenuador PWM.

Paso 4:Cálculo de disipación de potencia MOSFET

El cuarto paso implica el cálculo de la disipación de potencia. La siguiente es una fórmula para calcular la disipación de energía:

P =R X I ²

P =R_ds (ENCENDIDO) X I ²

Aquí,

P =Poder

I =actual

R_ds (ENCENDIDO) =Resistencia de estado encendido de drenaje-fuente

Paso 5:disipación de potencia máxima menos disipador térmico

La disipación de potencia es la potencia máxima disipada por el MOSFET en condiciones térmicas específicas. El quinto paso para construir su circuito PWM implica el cálculo de la disipación de potencia máxima sin un disipador de calor. El cálculo de la disipación de potencia es simple. Disipación de energía calculada tomando la temperatura de unión y restando la temperatura ambiente y luego dividiéndola por la unión máxima a temperatura ambiente.

Pd =Tj (máx.) – TA

ROJA

Paso 6:Interfaz del controlador PWM

Este es el paso final para tener su circuito PWM. Para interconectar o más bien completar su controlador PWM, necesitará cables de puente, controlador PWM, placa Arduino UNO, motor de CC, SMPS y potenciómetro de 10k.

Aspectos a tener en cuenta

El diseño del circuito PWM puede resultar una tarea desalentadora, especialmente si no sigue las instrucciones cuidadosamente. Puede notar que, en realidad, las cosas serán un poco diferentes de lo que encuentra en los libros o en Internet. Para estar seguro, debe tener en cuenta varios problemas. Por ejemplo, debe asegurarse de tener todos los materiales que necesita.

Además, debe asegurarse de seguir todos los pasos desde el principio hasta el final, como se indica. También hay que tener en cuenta los asuntos relacionados con la seguridad. Asegúrese de trabajar en un entorno limpio y seguro. Además, debe estar familiarizado con los cálculos, ya que es posible que deba calcular aspectos esenciales como la disipación de energía, la potencia de la resistencia y el uso de microcontroladores, entre otros.

Área de aplicación

Los circuitos PWM encuentran uso en una amplia variedad de aplicaciones. Ejemplos apropiados de dónde encuentran uso los controladores PWM incluyen los siguientes:

• Se utiliza para controlar las velocidades de los motores de CC
• Se usan para controlar el brillo de tiras de luces LED y luces LED
• Utilizado para la generación de tonos
• También encuentran aplicación en calentadores de corriente continua
• Utilizado en componentes alimentados por CC

¿Desea configurar un controlador PWM? Puede contactarnos

Configurar un controlador PWM puede resultar una tarea difícil. A la mayoría de las personas les resulta difícil configurar controladores PWM. ¿Le resulta difícil configurar un controlador PWM? No te preocupes. Nosotros en WellPCB estamos aquí para ayudarlo. No sufras en silencio cuando podemos ayudarte. Entendemos todos los aspectos relacionados con los controladores de motor PWM. Permítanos configurarlo todo para usted mientras se sienta y se relaja. Dependiendo de su uso, configuraremos la carga por usted, conectaremos todo el cableado para evitar cortocircuitos y calcularemos la disipación de potencia máxima para su controlador PWM.

Conclusión

Como se señaló anteriormente, el control de la velocidad de los motores de CC se puede lograr de muchas maneras. Sin embargo, el uso de la modulación de ancho de pulso es el método mejor y más confiable. Hay muchas ventajas asociadas con el uso de la modulación de ancho de pulso para controlar las velocidades de los motores de CC. Algunos de ellos incluyen una pequeña pérdida de potencia y un voltaje constante del motor. Construir un motor PWM puede ser un ejercicio frustrante, especialmente si no sigue todas las instrucciones. Si le resulta difícil desarrollar y configurar un controlador PWM, puede contactarnos para obtener ayuda. Somos los mejores diseñadores profesionales de PWM con décadas de experiencia y profesionalismo.