Un modulateur de largeur d'impulsion est un circuit qui délivre une onde carrée avec une largeur d'impulsion variable. Dans un cycle d'une onde carrée, la tension est au niveau logique pour une partie du cycle et au niveau logique bas pour une partie du cycle. La largeur d'impulsion correspond à la durée pendant laquelle la tension est au niveau logique haut. Les variations de largeur d'impulsion produite par un PWM peuvent être filtrées et utilisées comme une source de tension.
tension moyenne
Le concept fondamental impliqué dans la régulation de la tension de PWM est la tension moyenne de l'onde carrée de PWM. Par exemple, envisager une sortie PWM avec un niveau logique élevé de 5 Volts et un niveau logique bas de 0 Volts. Si l'impulsion est élevé de 50 pour cent du temps, la tension moyenne de l'onde carrée est de 2,5 Volts (5 x 0,5). Si l'impulsion est élevé de 20 pour cent du temps, la tension moyenne est de 1 Volt (5 x 0,2). De cette manière, le circuit PWM peut produire toute tension moyenne entre 0 et 5 volts.
Filtration
La valeur moyenne d'une onde carrée est de peu d'utilité pour un circuit qui a besoin d'une alimentation en tension constante. Par conséquent, le filtrage est un élément essentiel d'un régulateur de tension PWM. Dans les circuits électroniques, un filtre passe-bas est généralement l'équivalent d'une fonction de calcul de moyenne, car il supprime les variations rapides de la tension; en d'autres termes, il permet de lisser la tension en direction de sa valeur moyenne. Un filtre passe-bas approprié peut en moyenne adéquatement votre signal PWM pour générer une tension régulée stable.
Filter design
Des filtres pour les régulateurs PWM sont généralement composés de condensateurs et d'inductances. Les résistances sont généralement indésirables car la résistance réduit le courant disponible à votre circuit. La conception spécifique du filtre dépend des exigences de tension de votre circuit, la sensibilité de votre circuit au bruit, et les composantes de fréquence de votre signal PWM. En général, la fréquence du filtre de coupure doit être beaucoup plus faible que la fréquence primaire de votre signal PWM pour éviter l'ondulation excessive dans la tension de sortie.
Retour d'information
Dans la pratique, les régulateurs PWM ne peuvent pas produire une alimentation en tension stable en réglant simplement la largeur d'impulsion à une valeur fixe. Au lieu de cela, le circuit régulateur PWM comprend un mécanisme de rétroaction qui détecte la tension de sortie du régulateur et la compare à la tension de sortie désirée. La largeur d'impulsion du signal de sortie est ajustée en continu afin d'éliminer la différence entre la tension de sortie réelle et la tension souhaitée, produisant une alimentation en tension régulée précise.