Un modulatore di larghezza di impulso è un circuito che genera un'onda quadra con una larghezza di impulso variabile. In un ciclo di un'onda quadra, la tensione è al livello logico alto per parte del ciclo e a livello logico basso per parte del ciclo. La larghezza di impulso corrisponde alla quantità di tempo che la tensione sia a livello logico alto. Le variazioni di larghezza di impulso prodotto da un PWM possono essere filtrate e utilizzate come una tensione di alimentazione.
Tensione media
Il concetto fondamentale coinvolti nella regolazione della tensione PWM è la tensione media dell'onda quadrata PWM. Ad esempio, si consideri un'uscita PWM con un livello logico alto 5 volt e un livello logico basso di 0 volt. Se l'impulso è alta 50 per cento del tempo, la tensione media dell'onda quadrata è 2,5 volt (5 x 0,5). Se l'impulso è alta 20 per cento del tempo, la tensione media è 1 Volt (5 x 0,2). In questo modo, il circuito PWM può produrre qualsiasi media tensione tra 0 e 5 volt.
Filtro
Il valore medio di un'onda quadra è di scarsa utilità per un circuito che ha bisogno di una costante tensione di alimentazione. Di conseguenza, il filtro è un aspetto essenziale di un regolatore di tensione PWM. Nei circuiti elettronici, un filtro passa-basso è generalmente l'equivalente di una funzione di calcolo della media perché rimuove variazioni rapide di tensione; in altre parole, esso attenua la tensione verso il suo valore medio. Un filtro passa-basso appropriato possa adeguatamente media il segnale PWM al fine di generare una tensione regolata stabile.
Disegno del filtro
Filtri per regolatori PWM sono in genere composti da condensatori e induttori. Le resistenze sono generalmente indesiderabili perché la resistenza riduce la corrente disponibile al vostro circuito. Il design specifico del filtro dipende dai requisiti di tensione di tuo circuito, sensibilità del circuito al rumore e i componenti di frequenza del segnale PWM. In generale, la frequenza di taglio del filtro deve essere molto inferiore rispetto alla frequenza primaria del segnale PWM per evitare eccessiva ripple della tensione di uscita.
Feedback
In pratica, regolatori PWM non possono produrre un'alimentazione stabile semplicemente impostando la larghezza di impulso a un valore fisso. Invece, il circuito regolatore PWM include un meccanismo di feedback, che rileva la tensione di uscita del regolatore e lo confronta con la tensione di output desiderato. La larghezza di impulso del segnale in uscita viene regolata continuamente per eliminare la differenza tra la tensione di uscita effettivo e la tensione desiderata, producendo una tensione precisa, regolamentato.