En este artículo, le enseñaremos sobre el control de modulación de ancho de pulso (PWM), una técnica ampliamente utilizada en electrónica e ingeniería. Esta publicación cubre cómo funciona PWM, sus ventajas y desventajas y sus aplicaciones.
¿Qué es el control PWM?
El control PWM es una técnica de modulación utilizada para codificar información en una señal pulsante. En PWM, el ancho de los pulsos en una señal varía para controlar la cantidad de energía entregada a una carga, como un motor o un LED. El principio básico de PWM es que el valor promedio de la señal es proporcional al ciclo de trabajo: el porcentaje de tiempo que la señal está «encendida» versus «apagada». Al ajustar el ciclo de trabajo, PWM puede controlar de manera eficiente el suministro de energía sin generar calor significativo, lo que lo convierte en un método eficaz para administrar dispositivos eléctricos.
¿Cómo funciona el control PWM?
El control PWM funciona cambiando rápidamente una señal entre estados alto (encendido) y bajo (apagado). Los componentes clave de PWM incluyen:
- Ciclo de trabajo: El ciclo de trabajo es la relación entre el tiempo que la señal está alta y el tiempo total de un ciclo. Por ejemplo, un ciclo de trabajo del 50% significa que la señal está encendida la mitad del tiempo y apagada la mitad del tiempo.
- Frecuencia: La frecuencia de la señal PWM es la frecuencia con la que se repite el ciclo por segundo. Las frecuencias más altas dan como resultado un control más suave de la carga.
- Generación de señal: una señal PWM se genera mediante microcontroladores, temporizadores o controladores PWM dedicados. Estos dispositivos determinan cuándo encender y apagar la señal, según el ciclo de trabajo deseado.
- Control de salida: la señal PWM se puede aplicar a los dispositivos de control. Por ejemplo, en una aplicación de control de motor, aumentar el ciclo de trabajo aumentará el voltaje promedio entregado al motor, lo que resultará en una mayor velocidad.
¿Cuáles son las desventajas del control PWM?
Si bien el control PWM tiene muchas ventajas, también presenta algunas desventajas:
- Interferencia electromagnética (EMI): la conmutación rápida puede crear interferencias electromagnéticas, que pueden afectar a los dispositivos electrónicos cercanos y requerir filtrado adicional.
- Ondulación de salida: el voltaje de salida puede tener ondulación, especialmente en ciclos de trabajo más bajos, lo que podría no ser adecuado para aplicaciones sensibles.
- Resolución limitada: Dependiendo de la frecuencia PWM y el circuito de control, puede haber límites en la resolución de los ajustes del ciclo de trabajo, lo que podría conducir a un control menos preciso.
- Calefacción: en algunos casos, las pérdidas por conmutación en el dispositivo de control pueden generar calor, lo que requiere soluciones de refrigeración adicionales.
¿Para qué se utiliza un generador PWM?
Un generador PWM se utiliza en diversas aplicaciones donde se requiere un control preciso de la entrega de energía. Los usos comunes incluyen:
- Control del motor: PWM se usa ampliamente para controlar la velocidad y el par de motores de CC y motores paso a paso ajustando la potencia promedio suministrada al motor.
- Atenuación de LED: en aplicaciones de iluminación, PWM puede atenuar los LED variando el ciclo de trabajo, lo que permite un control suave del brillo sin cambiar la temperatura del color.
- Control de calefacción: en aplicaciones de calefacción, PWM puede controlar la potencia promedio entregada a los elementos calefactores, proporcionando una regulación de temperatura eficiente.
- Generación de señales: PWM también se puede utilizar para generar señales para sistemas de comunicación o como señales de control en diversos dispositivos electrónicos.
¿PWM cambia el voltaje?
El propio PWM no cambia el voltaje; más bien, modula el voltaje promedio entregado a una carga. El voltaje efectivo visto por la carga está determinado por el ciclo de trabajo de la señal PWM. Por ejemplo:
- Un ciclo de trabajo del 100% entrega el voltaje de suministro completo a la carga.
- Un ciclo de trabajo del 50% entrega un voltaje promedio de la mitad del voltaje de suministro.
- Un ciclo de trabajo del 25% entrega un voltaje promedio de un cuarto del voltaje de suministro.
Al variar el ciclo de trabajo, PWM permite un control efectivo de la energía suministrada a la carga sin la necesidad de una compleja regulación de voltaje.
Creemos que este artículo le ayudará a comprender el control PWM y sus diversos aspectos. Comprender el PWM es esencial para cualquiera que trabaje con sistemas de control electrónico, lo que permite una gestión de energía eficiente y eficaz.
