Pwm discreto

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LABORATORIO DE ELECTRONICA

PWM Discreto
Juan Agudelo

Objetivo: El objetivo del laboratorio es realizar el montaje de un PWM discreto, y comparar los resultados obtenidos con los resultados teóricos esperados.
Abstract: The control system PWM (Pulse-Wide-Modulation) is a system that allows people to control the power applied to a load. It is possible by changing the ON time. The PWMcontrols the solid state switch of the power system which could be a transistor if the power source is a filtered DC source, or a Thyristor, if the source is AC or pulsating DC.
In the first part of this paper a theoretical analysis of a discrete PWM is made, which has four stages: An oscillator with a period Tosc, a derivator, a ramp signal generator and a comparator that measures an error signalwith the ramp signal. In the second part of this paper the obtained experimental results in the laboratory are shown and compared with the expected theoretical results.

PWM Discreto.
Otra alternativa para controlar un switche de estado sólido es un sistema PWM. En la siguiente figura se muestra el diagrama en bloques de dicho sistema.

A la salida de este sistema se obtiene una señal con dosestados alto (Ton) y bajo (Toff), y con un periodo de oscilación Tosc constante, se puede controlar la potencia aplicada a la carga variando el Ton de la señal.
En la siguiente grafica se ilustra la señal de salida de un PWM, con sus parámetros principales.

Bloques del PWM.
Oscilador de onda cuadrada.
En esta parte del circuito se obtiene una señal de onda cuadrada con periodo de oscilaciónTosc, la salida de esta etapa se usa como clock del PWM. El circuito utilizado para obtener esta señal es un temporizador 555 en configuración A-estable.

A la salida de este circuito se obtiene una señal cuadrada con:
ton =0.693(R1+R2)C
toff =0.693R1C
Y periodo de oscilación:
Tosc= 0.693(R1+2R2)C.
Derivador
La señal de salida del 555 se pasa por un circuito derivador, el cual serealizará con un amplificador operacional, tal como se muestra en la siguiente gráfica.

La señal de salida de este arreglo esta dado por:
Vout=-RCdVindt
Para una señal de entrada cuadrada se obtiene a la salida una señal de pulsos que ocurren cada que la onda de entrada cambia de estado.
Generador de una onda rampa.
El generador de onda rampa que se usará es el siguiente:

Donde el diodo D1se usa para eliminar la parte negativa de la señal de entrada y la resistencia variable se usa para aumentar la corriente en la señal de salida. Es posible obtener a la salida una onda rampa por medio de la carga y descarga del condensador, para que la carga del condensador sea lineal es necesario ajustar el potenciómetro con el cual se está aumentando la corriente.
Los impulsos dados por elderivador activan el transistor 2N2222, permitiendo la descarga del condensador. Esto pasa cada que hay impulsos positivos en el derivador obteniéndose así una onda rampa con periodo de oscilación Tosc.
Comparador.
Para la fase final del PWM se comparan la señal rampa con una señal de error. El comparador utilizado en el laboratorio es realizado con un amplificador operacional así:

Para la señalde error se utiliza el siguiente arreglo:

Con la señal rampa se obtiene un rango de voltajes lineales en el pin 2 del comparador, mientras que con la señal de error se puede fijar un voltaje en el pin 3 en un rango dado por:
Verror=VCC*R2R2+R1
En la salida del comparador se tendrá un 0 o un 1 dependiendo de cuál de los dos voltajes es mayor. Variando el potenciómetro R2 es posible variar eltiempo de encendido en la señal de salida, este es el principio de funcionamiento del PWM.
En la siguiente figura se ilustra el circuito implementado en el laboratorio con los valores de cada elemento.

En el circuito ilustrado se puede observar que se alimenta el circuito con una fuente dual de ±12V.
Para los valores de R y C en el oscilador se obtiene una onda cuadrada con un periodo de...
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