Merhaba,

Teknik terimleri irdeleme çalışmalarımızdan;

PWM Nedir?

Darbe genişliği modülasyonu (PWM), çoğu iletişim sisteminde, bir sinyalin genliğini, başka bir sinyalin, genellikle bir taşıyıcı sinyalin, iletimi için doğrudan bir darbe genişliğine veya süresine kodlamak için kullanılan bir modülasyon işlemi veya tekniğidir. PWM iletişimde de kullanılmasına rağmen, asıl amacı çeşitli elektrikli cihazlara, özellikle de AC / DC motorlar gibi atalet yüklere sağlanan gücü kontrol etmektir.

- PWM kavramı kısaca; kare dalga ile hemen herşeyi kontrol etmek için başvurulan tetikleme  sistemlerinin temel  adıdır.  Basit tanımı ile lisede 555 entegresi ile yaptığımız flip flop devresi ne ise PWM de odur.

Bu şekilde üretilen kare dalga sinyalin bir pals dizisi olacaktır ve bu palslar kare bir dalga şeklinde olacaktır. Yani, herhangi bir zamanda oluşturulan kare dalga ya yüksek ya da düşük olacaktır.  Biraz açacak olursak, 12V kare dalga bir sinyalini düşünelim, bu durumda dalga sinyali 12V (yüksek) veya sıfır seviyesinde 0V (düşük) olacaktır. Sinyallerin yüksek kaldığı süreye “ açık zaman ”, sinyalin düşük kaldığı süreye “ kapalı zaman ” denir .
Bir PWM sinyali için, onunla ilişkili iki önemli parametreye bakmamız gerekir, 1- PWM görev döngüsü ve 2- PWM frekansıdır.

Yukarıda basit benzetme yapmıştık. Tipik kare dalga ile kontrol metodur şeklinde. Ancak bu tanım sizi yanıltmasın, PWM kontrol o kadarda basit bi kontrol formatı değilidir.

Neden PWM Kontrol sistemine ihtiyaç duyulmuştur?

Analog sinyaller ile kontrol yapmak hem çok zor hemda daha kararsız bir yöntemdir. Sinyal taşımak oldukca zahmetli ve dış müdahalelere açık olmaktadır. Sözgelimi 7vdc bir sinyaliniz var ise bu hedef ile kaynak arasındaki mesafe ve parazit yada çevresel mesela ısı gibi birçok sebebten kayba uğrayabilir. Sizin 7v olarak gönderdiğiniz sinyal belkide alıcıya 5,5v olarak ulaşabilir.  Dolayısıyla esasen analog kontrol tamamen kontrol edilebilir sinyal konumda olamazlar.

PWM sinyal ise analogdan farklı olarak sinyalin voltajını değil frekansını referans alır. (PWM yukarıdada yazdığımız gibi sadece frekansdan değil genlikdende oluşur.) Dolayısıyla kaynakdan çıkan kare sinyal alıcıya ufak tefek voltaj farklılıkları ile bile ulaşsa alıcı bunu okuyup değerlendirme yapabilir.

Değerli arkadaşlar PWM teknolojisini anlamak ve neden yeni bir kontrol formatı oluşturduğunu bilmek için mutlaka MOSFET ve IGBT kavramlarını tanımak gerekmektedir. PWM kontrolü için transistörler yetersiz gelebilmektedir. Ancak son dönem yaygın olan  yüksek frekanslı IGBT modülleri ya da Mosfetlerin hızlı kesme yetenekleri PWM sinyalleri ile kontrol için olmassa olmazıdır.

PWM'in en büyük avantajlarından biride, güç kaybının çok az olmasıdır. Esas olarak elektrik akımını sınırlayıp güç çıkışını kontrol için analog bir cihaz yada potansiyometre kullanarak güç seviyelerini düzenlemek, örneğin bir arabayı fren tertibatıyla hızlandırma/yavaşlatmaya benzer.  Böylece ısı olarak güç kaybına neden olan boşuna sinyal enerjisi demektir. PWM ise güç çıkışını sınırlamak yerine aslında kapatır (ya da sıfıra çeker)

Endüstriyel kontrol sistemde PWM kontrol sistemlerinin karşılığı nedir?

Darbe Genişliği Modülasyonu (PWM), motorların hızını, ısıtıcıların ısı çıkışını ve çok daha fazlasını enerji tasarruflu (ve genellikle daha sessiz) bir şekilde kontrol etmenizi sağlayan üst seviye bir akım kontrol tekniğidir. PWM için inverter kontrollü tüm ürünlerde kullanıldığını söyleyebiliriz.

PWM , cihazların motorlarının hızını değiştirir, böylece sadece ihtiyaç duydukları kadar güç tüketirler, ancak kullanılmayan akımı ısı olarak yakmanın olağan sonucunu görmessiniz. Eski bir alternatifin  örneği, direncini değiştirerek içinden geçen akımı değiştiren basit bir transistör devresidir.

PWM frekansı nasıl hesaplanır?
Bir PWM sinyalinin frekansı, bir PWM'nin bir periyodu ne kadar hızlı tamamladığını belirler. Bir Periyot,   PWM sinyalinin tam AÇIK ve KAPALI süresidir. Frekansı hesaplama formülleri aşağıda verilmiştir.

 Frekans = 1 / Zaman Periyodu
 Zaman Periyodu = Açık zaman + Kapalı zaman

PWM tekniği özellikle (bizi ilgilendiren) ac sürücü ve servo sistemlerinde ana omurgayı oluşturmaktadır. Ve PWM taşıyıcı olarak kullanılmakta sinüs eğrise yakın bir dalga şekli oluşturmak için her geçen gün daha yüksek PWM anahtarlama frekanslarına çıkılmaktadır. PWM frekansı ne kadar düşük olursa motor o kadar çok gürültülü çalışır. PWM frekansı yükseldikce motordan duyacağınız frekans vızırtı sesi o kadar düşer. Tam sinüs çıkış verebilen sürücülerde (ki ülkemizde pek yok) frekans sesi sıfır'dır.

Bir ac sürücü sistemi ne kadar yüksek anahtarlama frekansına ulaşıp bu noktada çalışabiliyor ise o kadar kalitelidir. Netekim kendi testlerimiz sonucu PWM frekansını yükselttikce cihazların bazulma oranınında yükseldiğini gözlemledik. (Bu testte en başarılı marka TOSHIBA+Siemens mm440 çıktı).

Bu sayfanın amacı daha detaylı bilgi sahibi olan müşterilerimiz için değil, henüz başlangıç seviyesinde teknik bilgi sahibi üyelerimiz içindir. Dolayısıyla bazı tanımlamalar bu noktada yadsınmamalıdır.