પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન

PWM અથવા PWM (પલ્સ વિડ્થ મોડ્યુલેશન) એ લોડને પાવર સપ્લાયને નિયંત્રિત કરવાની એક રીત છે. નિયંત્રણ સતત પલ્સ પુનરાવર્તન દરે પલ્સ અવધિમાં ફેરફાર કરે છે. પલ્સ વિડ્થ મોડ્યુલેશન એનાલોગ, ડિજિટલ, બાઈનરી અને ટર્નરીમાં ઉપલબ્ધ છે.

પલ્સ-પહોળાઈ મોડ્યુલેશનનો ઉપયોગ વિદ્યુત કન્વર્ટરની કાર્યક્ષમતા વધારવાનું શક્ય બનાવે છે, ખાસ કરીને પલ્સ કન્વર્ટર માટે, જે આજે વિવિધ ઈલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણો માટે ગૌણ પાવર સપ્લાયનો આધાર બનાવે છે. ફ્લાયબેક અને ફોરવર્ડ સિંગલ, પુશ-પુલ અને હાફ-બ્રિજ, તેમજ બ્રિજ સ્વિચિંગ કન્વર્ટર આજે PWM ની ભાગીદારીથી નિયંત્રિત થાય છે, આ રેઝોનન્ટ કન્વર્ટરને પણ લાગુ પડે છે.

પલ્સ પહોળાઈ મોડ્યુલેશન તમને મોબાઇલ ફોન, સ્માર્ટફોન, લેપટોપના લિક્વિડ ક્રિસ્ટલ ડિસ્પ્લેની બેકલાઇટની તેજને સમાયોજિત કરવાની મંજૂરી આપે છે. PWM માં લાગુ કરવામાં આવે છે વેલ્ડીંગ મશીનો, કારના ઇન્વર્ટરમાં, ચાર્જરમાં, વગેરે. આજે દરેક ચાર્જર તેની કામગીરીમાં PWM નો ઉપયોગ કરે છે.

કી-મોડ બાયપોલર અને ફીલ્ડ-ઇફેક્ટ ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો ઉપયોગ આધુનિક ઉચ્ચ-આવર્તન કન્વર્ટર્સમાં સ્વિચિંગ તત્વો તરીકે થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે સમયગાળોનો એક ભાગ ટ્રાન્ઝિસ્ટર સંપૂર્ણ રીતે ખુલ્લું છે અને સમયગાળાનો એક ભાગ તે સંપૂર્ણપણે બંધ છે.

અને ક્ષણિક અવસ્થામાં માત્ર દસ નેનોસેકન્ડ જ ચાલે છે, સ્વીચ દ્વારા છોડવામાં આવતી શક્તિ સ્વીચ કરેલી શક્તિની તુલનામાં ઓછી હોય છે, પરિણામે, સ્વીચ પર ગરમીના સ્વરૂપમાં પ્રકાશિત થતી સરેરાશ શક્તિ નજીવી હોય છે. આ કિસ્સામાં, બંધ સ્થિતિમાં, સ્વીચ તરીકે ટ્રાન્ઝિસ્ટરનો પ્રતિકાર ખૂબ જ નાનો છે, અને તેની તરફનો વોલ્ટેજ ડ્રોપ શૂન્ય સુધી પહોંચે છે.

ખુલ્લી સ્થિતિમાં, ટ્રાન્ઝિસ્ટરની વાહકતા શૂન્યની નજીક છે અને વર્તમાન વ્યવહારિક રીતે તેમાંથી વહેતું નથી. આ ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સાથે કોમ્પેક્ટ કન્વર્ટર બનાવવાનું શક્ય બનાવે છે, એટલે કે, ઓછી ગરમીના નુકસાન સાથે. ZCS (ઝીરો કરંટ સ્વિચિંગ) રેઝોનન્ટ કન્વર્ટર આ નુકસાનને ઘટાડે છે.

એનાલોગ-પ્રકારના PWM જનરેટરમાં, કંટ્રોલ સિગ્નલ એનાલોગ કમ્પેરેટર દ્વારા જનરેટ થાય છે જ્યારે, ઉદાહરણ તરીકે, ત્રિકોણ અથવા ટ્રાયોડ સિગ્નલ તુલનાકારના ઇનવર્ટિંગ ઇનપુટ પર લાગુ કરવામાં આવે છે અને નોન-ઇનવર્ટિંગ ઇનપુટ પર મોડ્યુલેટિંગ સતત સિગ્નલ લાગુ કરવામાં આવે છે.

આઉટપુટ કઠોળ પ્રાપ્ત થાય છે લંબચોરસ, તેમનો પુનરાવર્તન દર કરવત (અથવા ત્રિકોણાકાર વેવફોર્મ) ની આવર્તન સમાન છે, અને પલ્સના હકારાત્મક ભાગનો સમયગાળો તે સમય સાથે સંબંધિત છે જે દરમિયાન મોડ્યુલેટીંગ ડીસી સિગ્નલનું સ્તર બિન-ઇનવર્ટિંગ ઇનપુટ પર લાગુ થાય છે. કમ્પેરેટર સો સિગ્નલના સ્તર કરતા વધારે છે જે ઇનવર્ટિંગ ઇનપુટને આપવામાં આવે છે.જ્યારે સો વોલ્ટેજ મોડ્યુલેટીંગ સિગ્નલ કરતા વધારે હોય છે, ત્યારે આઉટપુટ પલ્સનો નકારાત્મક ભાગ હશે.

જો કમ્પેરેટરના નોન-ઇનવર્ટિંગ ઇનપુટ પર આરી લાગુ કરવામાં આવે છે, અને મોડ્યુલેટીંગ સિગ્નલ ઇન્વર્ટિંગ પર લાગુ કરવામાં આવે છે, તો જ્યારે સો વોલ્ટેજ મોડ્યુલેટીંગ સિગ્નલના મૂલ્ય કરતા વધારે હોય ત્યારે ચોરસ વેવ આઉટપુટ પલ્સનું હકારાત્મક મૂલ્ય હશે. ઇન્વર્ટિંગ ઇનપુટ પર લાગુ થાય છે, અને નકારાત્મક — જ્યારે સો વોલ્ટેજ મોડ્યુલેટિંગ સિગ્નલ કરતાં ઓછું હોય છે. એનાલોગ PWM જનરેશનનું ઉદાહરણ TL494 ચિપ છે, જે આજે પાવર સપ્લાય સ્વિચ કરવા માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે.

ડિજિટલ PWM નો ઉપયોગ દ્વિસંગી ડિજિટલ તકનીકમાં થાય છે. આઉટપુટ પલ્સ પણ બે મૂલ્યોમાંથી માત્ર એક જ લે છે (ચાલુ અથવા બંધ), અને સરેરાશ આઉટપુટ સ્તર ઇચ્છિત એકની નજીક પહોંચે છે. અહીં, સોટૂથ સિગ્નલ એન-બીટ કાઉન્ટરનો ઉપયોગ કરીને મેળવવામાં આવે છે.

PWM ડિજિટલ ઉપકરણો પણ સતત આવર્તન પર કાર્ય કરે છે, આવશ્યકપણે નિયંત્રિત ઉપકરણના પ્રતિભાવ સમય કરતાં વધી જાય છે, આ અભિગમને ઓવરસેમ્પલિંગ કહેવામાં આવે છે. ઘડિયાળની કિનારીઓ વચ્ચે, ડિજિટલ PWM આઉટપુટ સ્થિર, ઊંચું અથવા નીચું રહે છે, જે ડિજિટલ તુલનાકારના આઉટપુટની વર્તમાન સ્થિતિ પર આધાર રાખે છે, જે કાઉન્ટર સિગ્નલના સ્તર અને અંદાજિત ડિજિટલની તુલના કરે છે.

આઉટપુટ 1 અને 0 સ્ટેટ્સ સાથે કઠોળના ક્રમ તરીકે ઘડિયાળમાં હોય છે, ઘડિયાળની દરેક સ્થિતિ ઉલટાવી શકાય છે અથવા નહીં પણ. કઠોળની આવર્તન નજીક આવતા સિગ્નલના સ્તરના પ્રમાણસર છે, અને ક્રમિક એકમો વિશાળ, લાંબી પલ્સ બનાવી શકે છે.

પરિણામી ચલ-પહોળાઈના પલ્સ ઘડિયાળના સમયગાળાના ગુણાંક હશે, અને આવર્તન 1/2NT ની બરાબર હશે, જ્યાં T એ ઘડિયાળનો સમયગાળો છે, N એ ઘડિયાળના ચક્રની સંખ્યા છે. ઘડિયાળની આવર્તનની દ્રષ્ટિએ ઓછી આવર્તન અહીં પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. વર્ણવેલ ડિજિટલ જનરેશન સ્કીમ એક-બીટ અથવા બે-સ્તરની PWM, પલ્સ-કોડેડ PCM મોડ્યુલેશન છે.

આ બે તબક્કાના પલ્સ-કોડેડ મોડ્યુલેશન એ આવશ્યકપણે 1/T ની આવર્તન અને T અથવા 0 ની પહોળાઈ સાથે કઠોળનો ક્રમ છે. ઓવરસેમ્પલિંગનો ઉપયોગ લાંબા સમય સુધી સરેરાશ કરવા માટે થાય છે. ઉચ્ચ-ગુણવત્તાવાળા PWM સિંગલ-બીટ પલ્સ-ડેન્સ મોડ્યુલેશન દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, જેને પલ્સ-ફ્રિકવન્સી મોડ્યુલેશન પણ કહેવાય છે.

ડિજિટલ પલ્સ-પહોળાઈ મોડ્યુલેશનમાં, લંબચોરસ પેટાપલ્સ જે પીરિયડને ભરે છે તે પીરિયડમાં ગમે ત્યાં દેખાઈ શકે છે અને પછી માત્ર તેમની સંખ્યા જ સમયગાળા માટેના સિગ્નલના સરેરાશ મૂલ્યને અસર કરે છે. તેથી જો આપણે સમયગાળાને 8 ભાગોમાં વિભાજીત કરીએ, તો પલ્સ સંયોજનો 11001100, 11110000, 11000101, 10101010, વગેરે. સમાન સમયગાળાની સરેરાશ આપશે, પરંતુ વ્યક્તિગત એકમો કી ટ્રાન્ઝિસ્ટરની ફરજ ચક્રને વધુ ભારે બનાવે છે.

ઇલેક્ટ્રોનિક્સના લ્યુમિનાયર્સ, PWM વિશે બોલતા, મિકેનિક્સને સમાન સમાનતા આપે છે. જો તમે એન્જિનને ચાલુ અથવા બંધ કર્યા પછી એન્જિન સાથે ભારે ફ્લાયવ્હીલ ચાલુ કરો છો, તો ફ્લાયવ્હીલ કાં તો સ્પિન થશે અને સ્પિન કરવાનું ચાલુ રાખશે અથવા જ્યારે એન્જિન બંધ હોય ત્યારે ઘર્ષણને કારણે બંધ થશે.

પરંતુ જો એન્જિન થોડી સેકન્ડ પ્રતિ મિનિટ માટે ચાલુ કરવામાં આવે તો ચોક્કસ ઝડપે જડતાને કારણે ફ્લાયવ્હીલનું પરિભ્રમણ જળવાઈ રહેશે. અને એન્જિન જેટલું લાંબું ચાલુ છે, ફ્લાયવ્હીલના પરિભ્રમણની ગતિ વધારે છે.તેથી PWM સાથે, ચાલુ અને બંધ સિગ્નલ (0 અને 1) આઉટપુટ પર આવે છે અને પરિણામ એ સરેરાશ મૂલ્ય છે. સમયાંતરે કઠોળના વોલ્ટેજને એકીકૃત કરીને, અમે કઠોળ હેઠળનો વિસ્તાર મેળવીએ છીએ, અને કાર્યકારી શરીર પરની અસર વોલ્ટેજના સરેરાશ મૂલ્ય સાથેના કાર્યની સમાન હશે.

કન્વર્ટર આ રીતે કામ કરે છે, જ્યાં પ્રતિ સેકન્ડ હજારો વખત સ્વિચિંગ થાય છે અને ફ્રીક્વન્સી મેગાહર્ટ્ઝના એકમો સુધી પહોંચે છે. ખાસ PWM નિયંત્રકોનો વ્યાપકપણે ઊર્જા બચત લેમ્પ, પાવર સપ્લાય, મોટર્સ માટે ફ્રીક્વન્સી કન્વર્ટર વગેરે

પલ્સ પિરિયડની કુલ અવધિ અને ઓન-ટાઇમ (પલ્સનો સકારાત્મક ભાગ)નો ગુણોત્તર ફરજ ચક્ર કહેવાય છે. તેથી, જો ચાલુ કરવાનો સમય 10 μs છે, અને સમયગાળો 100 μs ચાલે છે, તો 10 kHz ની આવર્તન પર, ફરજ ચક્ર 10 હશે, અને તેઓ લખે છે કે S = 10. રિવર્સ ડ્યુટી ચક્રને ફરજ કહેવામાં આવે છે. સાયકલ, અંગ્રેજીમાં ડ્યુટી સાયકલ અથવા ટૂંકમાં ડીસી.

તેથી, આપેલ ઉદાહરણ માટે, DC = 0.1 થી 10/100 = 0.1. પલ્સ-પહોળાઈના મોડ્યુલેશન સાથે, પલ્સના ફરજ ચક્રને સમાયોજિત કરીને, એટલે કે, પ્રત્યક્ષ પ્રવાહને બદલીને, જરૂરી સરેરાશ મૂલ્ય ઇલેક્ટ્રોનિક અથવા અન્ય ઇલેક્ટ્રિકલ ઉપકરણ, જેમ કે મોટરના આઉટપુટ પર પ્રાપ્ત થાય છે.