Compreender detalhadamente como funciona o PWM é o que diferencia o trabalho de um expert de alguém que está começando no mercado. E o cliente percebe essa diferença no resultado final, ou seja, no produto entregue a ele.
Dominar o recurso PWM vai te economizar tempo e dinheiro nas suas aplicações de eletrônica em geral. E aqui você vai conferir tudo sobre o assunto.
Vamos aprender eletrônica? Vem com a gente!
O que é PWM?
PWM (Pulse Width Modulation), ou Modulação por Largura de Pulso, é uma técnica que envolve a variação da largura dos pulsos em um sinal elétrico.
Em outras palavras, o PWM pulsa rapidamente um sinal digital em um condutor, transmitindo uma informação pela variação da largura de uma onda. Isso significa que, em vez de manter um sinal em níveis constantes, a largura dos pulsos é alterada.
Para que serve o PWM? Aplicações no dia a dia
Apesar de ser considerado um recurso antigo, o PWM é uma das técnicas de comando mais utilizadas para acionar conversores eletrônicos de potência, como drivers de LED, inversores de frequência, velocidade de motores, luminosidade, dentre outras aplicações.
No dia a dia, podemos citar o uso do PWM em carregadores, sistemas fotovoltaicos, servo-motores e carros elétricos, por exemplo. Nas indústrias, a técnica PWM está presente na maioria dos processos, tanto nos drivers que ativam as máquinas quanto na alimentação dos sistemas de controle.
Funcionamento do PWM
Entender o funcionamento do PWM é mais fácil do que parece! Pense em uma chave que liga e desliga. Quando ela está ligada, a carga recebe a tensão máxima e quando a chave está aberta (desligada), a carga não recebe nada de tensão.
O PWM opera controlando o tempo em que a chave fica ligada e desligada. Ao controlar o tempo que a chave permanece ligada e desligada, é possível administrar a quantidade média de energia que chega para a carga e, consequentemente, a potência elétrica.
Por exemplo, se a chave fica ligada em média 50% do tempo, a tensão média que chega à carga também é 50% do valor da fonte de alimentação. Chamamos de “pulso” esse tempo em que a chave está ligada. Quanto mais longo o pulso, maior é a tensão que chega até a carga.
Duty Cycle 50%
Duty Cycle 10%
Duty Cycle 90%
Duty Cycle: controlando um sinal PWM
Para controlar um sinal PWM, é preciso ter conhecimento de um parâmetro muito importante que é o Duty Cycle, também conhecido como ciclo de trabalho, conforme imagens do item anterior.
O ciclo de trabalho é a relação da largura do pulso sobre o período, ou seja, o tempo em que o sinal está em nível alto (ligado) e o tempo em que está em nível baixo (desligado).
Sabendo disso, o Duty Cycle é dado pela fórmula: D = (PW / T) x 100%, onde PW é a largura do pulso e T é o período. Lembrando que o valor do Duty Cycle é informado em porcentagem.
Resumindo:
- Duty Cycle (ciclo de trabalho): valor em porcentagem (%);
- Largura do pulso (PW): tempo em que o sinal está em nível alto;
- Período (T): tempo de um ciclo da onda.
Controle de carga com PWM
Para controlar a carga usando o PWM, é necessário ter um circuito eletrônico dividido em duas etapas: o circuito de controle e o circuito de potência.
Circuito de controle para PWM
Sabemos que as chaves são essenciais para usar o PWM, mas é importante controlar como essas chaves são acionadas.
O modo mais comum de gerar o sinal de PWM é através de um microcontrolador como Arduino. No entanto, também é possível gerar esse sinal usando osciladores, como o oscilador 555.
Circuito de potência para PWM
Em geral, o circuito de potência utiliza um transistor bipolar, Mosfet ou IGBT como chave. Idealmente, as perdas de potência na chave seriam nulas, mas como não existe um componente perfeito, é importante escolher uma chave com as melhores características para a aplicação.
Por exemplo, os MOSFETs são uma escolha comum, pois têm uma alta impedância de entrada, o que significa que consomem pouca energia e têm menos perdas.
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