کنترل کننده با مدولاسیون پهنای پالس (Pulse Width Modulation Controller یا PWM Controller)، در ریاضیات (Mathematics)
انواع کنترل کننده ها (Controller) را در آموزش زیر شرح دادیم :
کنترل کننده با مدولاسیون پهنای پالس (Pulse Width Modulation Controller یا PWM Controller) :
کنترل توان با تغییر پهنای پالس ها
کنترل کننده با مدولاسیون پهنای پالس یا Pulse Width Modulation (PWM) Controller یک روش بسیار رایج برای کنترل توان تحویلی به بارها، به ویژه در منابع تغذیه سوئیچینگ، درایو موتورها، و کنترل نور LEDها است. در این روش، سیگنال کنترلی به یک موج مربعی با فرکانس ثابت تبدیل می شود که در آن، پهنای پالس (duty cycle) متناسب با مقدار سیگنال کنترلی است. با تغییر پهنای پالس، متوسط توان تحویلی به بار کنترل می شود.
یک کنترل کننده PWM معمولا شامل یک مقایسه کننده است که یک سیگنال مرجع (مثلا خروجی یک کنترل کننده PID) را با یک موج دندان اره ای مقایسه می کند. خروجی مقایسه کننده، یک موج مربعی با پهنای پالس متغیر است.
\[ D = \frac{t_{on}}{T} \propto u_{control} \]کاربردها: منابع تغذیه سوئیچینگ (باک، بوست، فلای بک)، کنترل سرعت موتورهای DC، کنترل روشنایی LEDها، اینورترها، شارژر باتری، کنترل توان در کوره های القایی.
✅ مزایا: بازده بالا (چون المان ها در حالت کلیدزنی کار می کنند)، سادگی پیاده سازی، کنترل دقیق توان، قابلیت استفاده در توان های بالا.
⚠️ معایب: ایجاد نویز الکترومغناطیسی (EMI) به دلیل سوئیچینگ، نیاز به فیلتر برای صاف کردن خروجی، تلفات کلیدزنی.
در کنترل موتورهای DC، با تغییر duty cycle ولتاژ اعمالی به موتور، سرعت آن کنترل می شود. در منابع تغذیه، ولتاژ خروجی با حلقه فیدبک کنترل شده و duty cycle متناسب با آن تنظیم می شود.
مثال: یک درایو موتور DC ساده. یک کنترل کننده PID سرعت موتور را اندازه می گیرد و با سرعت مطلوب مقایسه می کند. خروجی PID به یک مدولاتور PWM داده می شود. مدولاتور PWM یک موج مربعی با duty cycle متناسب با این خروجی تولید می کند. این موج مربعی به یک کلید قدرت (مانند ماسفت) اعمال می شود و توان متوسط تحویلی به موتور را کنترل می کند.
