¿Qué es una señal de modulación de ancho de pulso (PWM) y para qué se utiliza?

Actualizado el Jan 1, 2019

Reportado en

Hardware

  • Multifunction I/O Device

Detalles del problema

He escuchado que puedo usar la modulación de ancho de pulso para mi aplicación. ¿Qué es una señal de modulación de ancho de pulso (PWM) y para qué se utiliza?

Solución

Una señal de modulación de ancho de pulso (PWM) es un método para generar una señal analógica utilizando una fuente digital. Una señal PWM consta de dos componentes principales que definen su comportamiento: un ciclo de trabajo y una frecuencia. El ciclo de trabajo describe la cantidad de tiempo que la señal está en un estado alto (encendido) como un porcentaje del tiempo total que se tarda en completar un ciclo. La frecuencia determina qué tan rápido el PWM completa un ciclo (es decir, 1000 Hz serían 1000 ciclos por segundo) y, por lo tanto, qué tan rápido cambia entre los estados alto y bajo. Al apagar y encender una señal digital a una velocidad suficientemente rápida, y con un cierto ciclo de trabajo, la salida parecerá comportarse como una señal analógica de voltaje constante cuando se suministra energía a los dispositivos.

Ejemplo: para crear una señal de 3 V dada una fuente digital que puede ser alta (encendida) a 5 V o baja (apagada) a 0 V, puede usar PWM con un ciclo de trabajo del 60% que genera 5V 60% del tiempo. Si la señal digital se cicla lo suficientemente rápido, entonces el voltaje que se ve en la salida parece ser el voltaje promedio. Si la baja digital es 0V (que suele ser el caso), entonces el voltaje promedio se puede calcular tomando la alta tensión digital multiplicada por el ciclo de trabajo, o 5V x 0.6 = 3V. La selección de un ciclo de trabajo del 80% produciría 4 V, el 20% produciría 1 V, y así sucesivamente.

Las señales PWM se utilizan para una amplia variedad de aplicaciones de control. Su uso principal es para controlar motores de CC, pero también puede usarse para controlar válvulas, bombas, sistemas hidráulicos y otras piezas mecánicas. La frecuencia con la que se debe establecer la señal PWM dependerá de la aplicación y del tiempo de respuesta del sistema que se está alimentando. A continuación se muestran algunas aplicaciones y algunas frecuencias PWM mínimas típicas requeridas:
  • Elementos de calefacción o sistemas con tiempos de respuesta lentos: 10-100 Hz o más
  • Motores eléctricos DC: 5-10 kHz o superior.
  • Fuentes de alimentación o amplificadores de audio: 20-200 kHz o superior
Nota: Ciertos sistemas pueden necesitar frecuencias más rápidas que las que se enumeran aquí, dependiendo del tipo de respuesta deseada.

Información adicional

A continuación se muestran algunos gráficos que muestran señales de PWM con diferentes ciclos de trabajo:
 

Ciclo de trabajo del 25%


50% de ciclo de trabajo



Ciclo de trabajo del 75%
 

¿FUE ESTE ARTÍCULO DE AYUDA?

No