துடிப்பு அகல பண்பேற்றம் (PWM)

மாறுதல் நுட்பமாக PWM ஐப் பயன்படுத்துதல்

பல்ஸ் அகல மாடுலேஷன் (பி.டபிள்யூ.எம்) என்பது பொதுவாக மின்சார சாதனத்திற்கு டி.சி சக்தியைக் கட்டுப்படுத்த பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் நுட்பமாகும், இது நவீன மின்னணு சக்தி சுவிட்சுகளால் நடைமுறைக்கு வருகிறது. இருப்பினும் இது ஏசி சாப்பர்களிலும் அதன் இடத்தைக் காண்கிறது. சுமைக்கு வழங்கப்பட்ட மின்னோட்டத்தின் சராசரி மதிப்பு சுவிட்ச் நிலை மற்றும் அதன் நிலையின் காலத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. சுவிட்சின் ஆன் பீரியட் அதன் ஆஃப் காலத்துடன் ஒப்பிடும்போது நீண்டதாக இருந்தால், சுமை ஒப்பீட்டளவில் அதிக சக்தியைப் பெறுகிறது. இதனால் PWM மாறுதல் அதிர்வெண் வேகமாக இருக்க வேண்டும்.

பொதுவாக ஒரு மின்சார அடுப்பில் ஒரு நிமிடத்திற்கு பல முறை, ஒரு விளக்கு மங்கலில் 120 ஹெர்ட்ஸ், சில கிலோஹெர்ட்ஸ் (கிலோஹெர்ட்ஸ்) முதல் மோட்டார் டிரைவிற்காக பத்து கிலோஹெர்ட்ஸ் வரை மாறுதல் செய்யப்பட வேண்டும். ஆடியோ பெருக்கிகள் மற்றும் கணினி மின்சாரம் வழங்குவதற்கான அதிர்வெண் பத்து முதல் நூற்றுக்கணக்கான கிலோஹெர்ட்ஸ் ஆகும். துடிப்பின் நேரத்திற்கு ON நேரத்தின் விகிதம் கடமை சுழற்சி என்று அழைக்கப்படுகிறது. கடமை சுழற்சி குறைவாக இருந்தால், அது குறைந்த சக்தியைக் குறிக்கிறது.

மாறுதல் சாதனத்தில் மின் இழப்பு மிகக் குறைவு, சாதனத்தின் ஆஃப் நிலையில் பாயும் மின்னோட்டத்தின் ஏறக்குறைய மிகக் குறைவான அளவு மற்றும் அதன் OFF நிலையில் மிகக் குறைந்த அளவு மின்னழுத்த வீழ்ச்சி காரணமாக. டிஜிட்டல் கட்டுப்பாடுகள் PWM நுட்பத்தையும் பயன்படுத்துகின்றன. சில தகவல்தொடர்பு அமைப்புகளிலும் PWM பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது, அங்கு ஒரு தகவல் தொடர்பு சேனலில் தகவல்களை தெரிவிக்க அதன் கடமை சுழற்சி பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒரு சக்தி பரிமாற்றத்தை எதிர்க்கும் வழிமுறையால் மட்டுப்படுத்தப்படும்போது பொதுவாக ஏற்படும் இழப்புகள் இல்லாமல் ஒரு சுமைக்கு வழங்கப்படும் மொத்த சக்தியை சரிசெய்ய PWM பயன்படுத்தப்படலாம். குறைபாடுகள் கடமை சுழற்சியால் வரையறுக்கப்பட்ட துடிப்புகள், மாறுதல் அதிர்வெண் மற்றும் சுமைகளின் பண்புகள். போதுமான உயர் மாறுதல் அதிர்வெண் மற்றும், தேவைப்படும்போது, ​​கூடுதல் செயலற்ற மின்னணு வடிப்பான்களைப் பயன்படுத்தி துடிப்பு ரயிலை மென்மையாக்கலாம் மற்றும் சராசரி அனலாக் அலைவடிவம் மீட்கப்படும். உயர் அதிர்வெண் PWM கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகளை குறைக்கடத்தி சுவிட்சுகளைப் பயன்படுத்தி எளிதாக செயல்படுத்த முடியும்.

ஏற்கனவே மேலே கூறியது போல, ஆன் அல்லது ஆஃப் நிலையில் சுவிட்ச் மூலம் எந்த சக்தியும் சிதறாது. இருப்பினும், ஆன் மற்றும் ஆஃப் மாநிலங்களுக்கு இடையிலான மாற்றங்களின் போது மின்னழுத்தம் மற்றும் மின்னோட்டம் இரண்டும் பூஜ்ஜியமற்றவை, இதனால் சுவிட்சுகளில் கணிசமான சக்தி சிதறடிக்கப்படுகிறது. அதிர்ஷ்டவசமாக, வழக்கமான மற்றும் ஆஃப் நேரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது முழுமையாக இயங்குவதற்கும் முழுமையாக முடக்குவதற்கும் இடையிலான நிலை மாற்றம் மிகவும் விரைவானது (பொதுவாக 100 நானோ விநாடிகளுக்கு குறைவாக), ஆகவே அதிக மாறுதல் அதிர்வெண்களில் கூட வழங்கப்படும் சக்தியுடன் ஒப்பிடும்போது சராசரி மின் சிதறல் மிகக் குறைவு. பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஏற்றுவதற்கு DC சக்தியை வழங்க PWM ஐப் பயன்படுத்துதல்

தொழில்துறை செயல்முறையின் பெரும்பகுதி இயக்ககத்தின் வேகம் சம்பந்தப்பட்ட சில அளவுருக்களில் இயக்கப்பட வேண்டும். பல தொழில்துறை பயன்பாடுகளில் பயன்படுத்தப்படும் மின்சார இயக்கி அமைப்புகளுக்கு அதன் கட்டுப்பாட்டு எளிமை காரணமாக அதிக செயல்திறன், நம்பகத்தன்மை, மாறி வேகம் தேவைப்படுகிறது. தி டிசி மோட்டரின் வேகக் கட்டுப்பாடு பயன்பாடுகளில் துல்லியமும் பாதுகாப்பும் சாராம்சமாக இருக்கும். மோட்டார் வேகக் கட்டுப்படுத்தியின் நோக்கம் தேவையான வேகத்தைக் குறிக்கும் சமிக்ஞையை எடுத்து அந்த வேகத்தில் ஒரு மோட்டாரை ஓட்டுவதாகும்.

துடிப்பு-அகல பண்பேற்றம் (PWM), இது மோட்டார் கட்டுப்பாட்டுக்கு பொருந்தும், இது தொடர்ச்சியாக மாறுபடும் (அனலாக்) சமிக்ஞையை விட பருப்பு வகைகளின் மூலம் ஆற்றலை வழங்குவதற்கான ஒரு வழியாகும். துடிப்பு அகலத்தை அதிகரிப்பதன் மூலம் அல்லது குறைப்பதன் மூலம், கட்டுப்படுத்தி மோட்டார் தண்டுக்கு ஆற்றல் ஓட்டத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது. மோட்டரின் சொந்த தூண்டல் ஒரு வடிப்பான் போல செயல்படுகிறது, இது “ஆன்” சுழற்சியின் போது ஆற்றலை சேமித்து, உள்ளீடு அல்லது குறிப்பு சமிக்ஞைக்கு ஒத்த விகிதத்தில் வெளியிடுகிறது. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், ஆற்றல் சுமைக்கு மாறுகிறது அவ்வளவு மாறுதல் அதிர்வெண் அல்ல, ஆனால் குறிப்பு அதிர்வெண்ணில்.

வேகத்தை கட்டுப்படுத்த சுற்று பயன்படுத்தப்படுகிறது டிசி மோட்டார் PWM நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம். சீரிஸ் மாறி வேகம் டிசி மோட்டார் கன்ட்ரோலர் 12 வி 555 டைமர் ஐசியை பி.டபிள்யூ.எம் துடிப்பு ஜெனரேட்டராக மோட்டார் வேகத்தை கட்டுப்படுத்த டிசி 12 வோல்ட்டைப் பயன்படுத்துகிறது. ஐசி 555 என்பது டைமர் சுற்றுகளை உருவாக்கப் பயன்படுத்தப்படும் பிரபலமான டைமர் சிப் ஆகும். இது 1972 இல் சிக்னெடிக்ஸ் அறிமுகப்படுத்தியது. மூன்று 5 கே மின்தடையங்கள் உள்ளே இருப்பதால் இது 555 என அழைக்கப்படுகிறது. ஐ.சி இரண்டு ஒப்பீட்டாளர்களைக் கொண்டுள்ளது, ஒரு மின்தடை சங்கிலி, ஒரு பிளிப் ஃப்ளாப் மற்றும் வெளியீட்டு நிலை. இது 3 அடிப்படை முறைகளில் செயல்படுகிறது- அஸ்டபிள், மோனோஸ்டபிள் (இது ஒரு ஷாட் துடிப்பு ஜெனரேட்டர் மற்றும் பிஸ்டபிள் பயன்முறையில் செயல்படுகிறது. அதாவது, இது தூண்டப்படும்போது, ​​நேர மின்தடையம் மற்றும் மின்தேக்கியின் மதிப்புகளின் அடிப்படையில் வெளியீடு ஒரு காலத்திற்கு அதிகமாக செல்லும். அஸ்டேபிள் பயன்முறை (ஏ.எம்.வி), ஐ.சி ஒரு இலவச இயங்கும் மல்டிவைபிரேட்டராக செயல்படுகிறது. துடிப்பு வெளியீட்டை ஒரு ஆஸிலேட்டராக வழங்குவதற்காக வெளியீடு அதிகமாகவும் குறைவாகவும் மாறுகிறது. அல்லது ஒவ்வொரு தூண்டுதலிலும் குறைந்த வெளியீடு மற்றும் மீட்டமைக்கவும்.

இந்த சுற்றில், IRF540 MOSFET பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது N- சேனல் மேம்பாடு MOSFET. இது ஒரு மேம்பட்ட சக்தி MOSFET வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, சோதிக்கப்பட்டது மற்றும் முறிவு பனிச்சரிவு செயல்பாட்டில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிலான ஆற்றலைத் தாங்க உத்தரவாதம் அளிக்கிறது. இந்த சக்தி MOSFET கள் சுவிட்ச் ரெகுலேட்டர்கள், ஸ்விட்சிங் கன்வெர்ட்டர்கள், மோட்டார் டிரைவர்கள், ரிலே டிரைவர்கள் மற்றும் அதிவேக மற்றும் குறைந்த கேட் டிரைவ் சக்தி தேவைப்படும் உயர் சக்தி இருமுனை சுவிட்ச் டிரான்சிஸ்டர்களுக்கான இயக்கிகள் போன்ற பயன்பாடுகளுக்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன. இந்த வகைகளை ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளிலிருந்து நேரடியாக இயக்க முடியும். இயக்கப்படும் டிசி மோட்டரின் தேவைகளுக்கு ஏற்ப இந்த சுற்றுக்கான மின்னழுத்தத்தை சரிசெய்ய முடியும். இந்த சுற்று 5-18 வி.டி.சி முதல் வேலை செய்ய முடியும்.

சுற்றுக்கு மேலே அதாவது. டி.சி. மோட்டார் வேக கட்டுப்பாடு பி.டபிள்யூ.எம் நுட்பம் கடமை சுழற்சியில் மாறுபடும், இது மோட்டரின் வேகத்தை கட்டுப்படுத்துகிறது. ஐசி 555 அஸ்டபிள் பயன்முறையில் இலவச இயங்கும் மல்டி வைப்ரேட்டரில் இணைக்கப்பட்டுள்ளது. சுற்று ஒரு பொட்டென்டோமீட்டர் மற்றும் இரண்டு டையோட்களின் ஏற்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது, இது கடமை சுழற்சியை மாற்றவும் அதிர்வெண்ணை மாறாமல் வைத்திருக்கவும் பயன்படுகிறது. மாறி மின்தடை அல்லது பொட்டென்டோமீட்டரின் எதிர்ப்பு மாறுபடுவதால், MOSFET க்கு பயன்படுத்தப்படும் பருப்புகளின் கடமை சுழற்சி மாறுபடும், அதன்படி மோட்டருக்கு DC சக்தி மாறுபடும், இதனால் கடமை சுழற்சி அதிகரிக்கும்போது அதன் வேகம் அதிகரிக்கிறது.

ஏற்றுவதற்கு ஏசி சக்தியை வழங்க PWM ஐப் பயன்படுத்துதல்

நவீன குறைக்கடத்தி சுவிட்சுகள், MOSFET கள் அல்லது இன்சுலேட்டட்-கேட் இருமுனை டிரான்சிஸ்டர்கள் (IGBT கள்) மிகவும் சிறந்த கூறுகள். இதனால் உயர் திறன் கட்டுப்படுத்திகளை உருவாக்க முடியும். பொதுவாக ஏசி மோட்டார்கள் கட்டுப்படுத்தப் பயன்படுத்தப்படும் அதிர்வெண் மாற்றிகள் 98% ஐ விட சிறந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன. குறைந்த வெளியீட்டு மின்னழுத்த அளவுகள் காரணமாக மாறுதல் மின்சாரம் குறைந்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது (பெரும்பாலும் நுண்செயலிகளுக்கு 2 V க்கும் குறைவாகவே தேவைப்படுகிறது) ஆனால் இன்னும் 70-80% க்கும் அதிகமான செயல்திறனை அடைய முடியும்.

ஏ.சி.க்கான இந்த வகையான கட்டுப்பாடு சக்தி அறியப்பட்ட தாமதமான துப்பாக்கி சூடு கோண முறை ஆகும். இது மலிவானது மற்றும் உண்மையான சத்தத்தை உருவாக்கும் உண்மையான PWM கட்டுப்பாட்டுடன் ஒப்பிடும்போது நிறைய மின் சத்தம் மற்றும் ஹார்மோனிக்ஸ் ஆகியவற்றை உருவாக்குகிறது.

தொழில்துறை வெப்பமாக்கல், விளக்குகள் கட்டுப்பாடு, மென்மையான தொடக்க தூண்டல் மோட்டார்கள் மற்றும் விசிறிகள் மற்றும் விசையியக்கக் குழாய்களுக்கான வேகக் கட்டுப்படுத்திகள் போன்ற பல பயன்பாடுகளில் நிலையான ஏசி மூலத்திலிருந்து மாறி ஏசி மின்னழுத்தம் தேவைப்படுகிறது. இந்த தேவைகளுக்கு கட்டுப்பாட்டாளர்களின் கட்ட கோணக் கட்டுப்பாடு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. எளிமை மற்றும் பெரிய அளவிலான சக்தியை பொருளாதார ரீதியாகக் கட்டுப்படுத்தும் திறன் போன்ற சில நன்மைகளை இது வழங்குகிறது. இருப்பினும், தாமதமாக துப்பாக்கி சூடு கோணம் சுமை மின்னோட்டத்தில் இடைநிறுத்தம் மற்றும் ஏராளமான ஹார்மோனிக்ஸ் ஆகியவற்றை ஏற்படுத்துகிறது மற்றும் துப்பாக்கி சூடு கோணம் அதிகரிக்கும் போது ஏசி பக்கத்தில் ஒரு பின்தங்கிய சக்தி காரணி ஏற்படுகிறது.

பி.டபிள்யூ.எம் ஏசி சாப்பரைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இந்த சிக்கல்களை மேம்படுத்தலாம். இந்த பி.டபிள்யூ.எம் ஏசி இடைநிலை ஒற்றுமை சக்தி காரணியுடன் சைனூசாய்டல் உள்ளீட்டு மின்னோட்டம் போன்ற பல நன்மைகளை வழங்குகிறது. இருப்பினும், வடிகட்டி அளவைக் குறைக்க மற்றும் வெளியீட்டு சீராக்கியின் தரத்தை மேம்படுத்துவதற்கு மாறுதல் அதிர்வெண் அதிகரிக்கப்பட வேண்டும். இது அதிக மாறுதல் இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது. ஃப்ரீவீலிங் சுவிட்ச் எஸ் 2 உடன் பரிமாற்ற சுவிட்ச் எஸ் 1 க்கு இடையிலான பரிமாற்றம் மற்றொரு சிக்கல். இரண்டு சுவிட்சுகளும் ஒரே நேரத்தில் (ஷார்ட் சர்க்யூட்) இயக்கப்பட்டால் அது தற்போதைய ஸ்பைக்கையும், இரண்டு சுவிட்சுகள் அணைக்கப்பட்டால் மின்னழுத்த ஸ்பைக்கையும் ஏற்படுத்தும் (ஃப்ரீவீலிங் பாதை இல்லை). இந்த சிக்கல்களைத் தவிர்க்க, ஆர்.சி ஸ்னப்பர் பயன்படுத்தப்பட்டது. இருப்பினும், இது சுற்றில் மின் இழப்பை அதிகரிக்கிறது மற்றும் அதிக சக்தி பயன்பாடுகளுக்கு கடினமான, விலை உயர்ந்த, பருமனான மற்றும் திறமையற்றது. பூஜ்ஜிய தற்போதைய மின்னழுத்த மாறுதல் (ZCS-ZVS) கொண்ட ஏசி சாப்பர் முன்மொழியப்பட்டது. அதன் வெளியீட்டு மின்னழுத்த சீராக்கி PWM சமிக்ஞையால் கட்டுப்படுத்தப்படும் மாறுதல் நேரத்தை மாற்ற வேண்டும். எனவே, மென்மையான மாறுதலை அடைய அதிர்வெண் கட்டுப்பாட்டைப் பயன்படுத்த வேண்டியது அவசியம் மற்றும் பொது கட்டுப்பாட்டு அமைப்புகள் சுவிட்ச்-ஆன் நேரத்தை உருவாக்கும் PWM நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த நுட்பம் சிக்மா-டெல்டா பண்பேற்றத்துடன் எளிய கட்டுப்பாடு போன்ற நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் உள்ளீட்டு மின்னோட்டத்தைத் தொடர்கிறது. முன்மொழியப்பட்ட சுற்று உள்ளமைவு மற்றும் PWM நறுக்கப்பட்ட வடிவங்களின் அம்சங்கள் கீழே வழங்கப்பட்டுள்ளன.