Что такое ШИМ-контроллер?

Что такое ШИМ-контроллер?

ШИМ-контроллер (широтно-импульсная модуляция) — это устройство, которое регулирует ширину импульса тока или напряжения, поддерживая постоянную частоту. Эта модуляция изменяет рабочий цикл для управления длительностью состояний «включено» и «выключено» импульсов. Рабочий цикл рассчитывается путем деления ширины импульса на общее время цикла. Для ШИМ-переключения используются полупроводниковые приборы.

Использование контроллеров ШИМ

Контроллеры ШИМ регулируют скорость двигателей различных типов, включая двигатели переменного тока, постоянного тока и синхронные двигатели. В обрабатывающей промышленности двигатели переменного тока часто включают обратную связь от датчиков скорости, таких как импульсные генераторы, для точной регулировки скорости двигателя. Сигнал обратной связи обрабатывается для определения точного требуемого напряжения, которое затем применяется с помощью контроллера ШИМ, встроенного в плату.

Принципы контроллеров ШИМ

Контроллеры ШИМ генерируют выходные импульсы путем модуляции синусоидальной волны (источник управления) пилообразной волной (несущей) с помощью компаратора, выполненного из операционных усилителей. Импульс создается, когда синусоида превышает пилообразную волну, и отключается, когда она меньше. Этот процесс создает импульсы, которые плотнее при более высоких значениях синусоиды и разрежены при более низких. Для этого механизма включения/выключения используются коммутационные устройства, такие как транзисторы и тиристоры, которые функционируют посредством сигналов, полученных на их затворах.

Структура контроллеров ШИМ

Структура контроллера ШИМ включает три основных компонента: регистр данных, счетчик и компаратор. Каждый регистр периода и рабочего цикла связан с определенным компаратором, выходы которого подключаются к контактам установки и сброса триггерной схемы. Такая конфигурация позволяет точно контролировать ширину цикла и ширину импульса сигнала ШИМ, обеспечивая вывод согласованного сигнала ШИМ.

Другая информация о контроллерах ШИМ

Меры предосторожности при использовании контроллера ШИМ

Управление ШИМ выигрывает от снижения нагрузки на транзисторы и токи, позволяя току протекать только во время фазы «включения» импульсов питания. Однако недостатком является потенциальный эффект самоиндукции, вызванный индуктивностью катушки двигателя, когда управление ШИМ выключено, что приводит к значительным электромагнитным помехам и потенциальному повреждению. Использование в схеме маховиковых диодов позволяет устранить эти проблемы, перенаправляя обратную мощность обратно в двигатель.