what is PWM ?

โดย : Admin

สุชิน  เสือช้อย

PWM หรือ Pulse Width Modulation  คืออะไร ?

PWM หรือ Pulse Width  Modulation   คือการแปลงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงไปเป็นไฟฟ้ากระแสตรงวิธีหนึ่ง หรือเรียกว่า DC to DC converter  (ดีซี ทู ดีซี คอนเวอเตอร์)  ซึ่งเป็นการแปลงแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่มีค่าคงที่ (อินพุท) ให้มีการเปลี่ยนแปลงระดับได้   โดยที่ระดับแรงดันทางทางด้านเอาท์พุทจะมีค่าตั้งแต่มากกว่าศูนย์โวลท์จนกระทั้งถึงระดับของแรงดันอินพุท


การทำงาน

วิธีการแปลงไฟฟ้าระดับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงทางด้านเอาท์พุทนี้ จะทำงานโดยใช้อุปกรณ์อิเลคทรอนิกส์กำลัง (power electronics)  เช่น มอสเฟต (Mosfet)  ทรานซิสเตอร์ (Transitor) หรือ ไอจีบีที (IGBT)  ทำหน้าที่เป็นตัวอุปกรณ์ตัดต่อสัญญาณหรือทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์สวิทซิ่ง ( Switching)    โดยใช้วิธีการควบคุมให้อุปกรณ์เหล่านั้นให้ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ทำงานเป็นช่วงๆ หรือ on-off  เป็นช่วงๆ เป็นคาบเวลา ด้วยความถี่คงที่ 
 

 
ส่วนแรงดันเฉลี่ยทางด้านเอาท์พุทจะมีค่ามากหรือน้อย  ก็จะขึ้นอยู่กับช่วงเวลาที่อุปกรณ์สวิทซิ่งหรือขึ้นอยู่กับช่วงเวลาที่มีการ ออน(ON) ของอุปกรณ์ตัดต่อวงจร   เช่น ถ้ามีการออน (on) หรือต่อวงจรนาน  ความกว้างของสัญญาณเอาท์พุทซึ่งมีลักษณะเป็นรูปพัลส์ก็จะกว้างขึ้นและก็จะส่งผลทำให้ค่าเฉลี่ยทางด้านเอาท์พุทมีค่าสูงขึ้นตาม    แต่ในทางกลับกันถ้ามีการออนหรือต่อวงจรในช่วงสั้นๆ ความกว้างของพัลส์ทางด้านเอาท์พุทก็จะแคบและก็จะส่งผลทำให้ค่าเฉลี่ยทางด้านเอาท์พุทมีค่าน้อยลง

และด้วยเหตุผลดังที่กล่าว  ก็เลยทำเทคนิคการแปลงไฟฟ้ากระแสตรงนี้มีชื่อเรียกว่า PWM  หรือ Pulse Width Modulation  ซึ่งก็หมายถึง การมอดูเลชั่นด้วยวิธีการกำหนดความกว้างของสัญญาณพัลส์ทางด้านเอาท์พุตนั้นเอง ( pulse width = ความกว้างของสัญญาณพัลส์)

*** การทำงานแบบนี้บางครั้งก็ถูกเรียกว่า pulse-duration modulation (PDM)

ส่วนช่วงเวลาที่อุปกรณ์สวิทซิ่งต่อวงจรจ่ายกระแสไฟฟ้า หรือ ช่วงออน (on) นั้นจะถูกเรียกว่า ดิวตี้ไซเคิล (Duty Cycly)  และจะคิดคำนวนออกมาเป็นเปอร์เซ็นต์ดังนี้
 

ดิวตี้ไซเคิล (Duty Cycly %)   =  ช่วงเวลาช่วงที่อุปกรณ์ต่อวงจร (Ton) / คาบเวลา ( Time Period ( Ton + Toff) )

Ton =  ช่วงเวลาช่วงที่อุปกรณ์ต่อวงจร
Toff =  ช่วงเวลาที่ อุปกรณ์เปิดวงจร หรือ ตัดวงจร
*** การทำงานจะคล้ายกับการปิด-เปิดสวิตซ์เป็นช่วงๆ ด้วยช่วงเวลาที่คงที่   ....  ส่วนความถี่จะเริ่มต้น โดยทั่วไปจะออกแบบมาให้เหมาะสมกับอุปกรณ์หรือโหลดที่จะนำไปใช้งาน  และส่วนใหญ่จะมีค่าคงที่ โดยทั่วไปจะไม่สามารถปรับได้

ส่วนแรงดันเฉลี่ยทางด้านเอาท์พุท ก็สามารถคำนวนได้ดังนี้

แรงดันขาออกหรือแรงดันทางด้านเอาท์พุท  (Vo) =  %ดิวตี้ไซเคิล (Duty Cycly) x ขนาดของแรงดันอินพุท

 

 

 
ตัวอย่างของอุปกรณ์เพาเวอร์อิเลคทรอนิกส์ที่นิยมนำมาใช้งานในวงจร PWM




ตัวอย่างวงจร PWM

 
คลิปเรื่อง PWM

 

ตัวอย่างอุปกรณ์สำเร็จรูป PWM   ซึ่งนยิมใช้มากในงาน ควบคุมความเร็วดีซีมอเตอร์แบบแม่เหล็กถาวร  ซึ่งเป็นควบคุมระดับแรงดันที่จ่ายให้กับอาร์เมเจอร์  ( แรงดันที่จ่ายเข้าไปที่อาร์เมเจอร์มาก มอเตอร์ก็จะวิ่งเร็ว ถ้าจ่ายน้อยมอเตอร์ก็จะวิ่งช้าลง    ความเร็วแปรผันตามระดับแรงดัน)

 

เนื้อหาโดย: 9engineer.com (https://9engineer.com/)