555 - Điều chế PWM

555 - Điều chế PWM


Nhiều người trong chúng ta mới học điện tử tìm hiểu vè con IC555 thì chỉ thấy nó có tác dụng là tạo xung vuông và ứng dụng xung vuông này vào các bài toán đơn giản mà không nhận thấy ra rằng là 555 có thể điều chế được độ rộng xung PWM. Với 555 việc điều chế PWM rất đơn giản và không có gì phức tạp và việc điều chế lại chính xác. Hôm nay hướng dẫn cho các bạn về phương pháp điều chế PWM trong con IC555 để các bạn hiểu được nguyên lý điều chế PWM trong IC 555.
1) Để cho dễ hiểu hơn chúng ta tìm hiểu qua về PWM nó thế nào : Phương pháp điều chế PWM ( Pulse Width Modulation) là phương pháp điều chỉnh điện áp ra tải hay nói cách khác là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông dẫn đếm sự thay đổi điện áp ra.
Để dễ hiểu hơn ta có hình vẽ sau :


Sơ đồ trên là dạng xung điều chế trong 1 chu kì thì thời gian xung lên (Sườn dương) nó thay đổi dãn ra hoặc co vào. Và độ rộng của nó được tính bằng phần trăm tức là độ rộng của nó được tính như sau :

Độ rộng  =  (t1/T).100 (%)
Uo = Uv.t1/T (Điện áp đầu ra)


Như vậy thời gian xung lên càng lớn trong 1 chu kì thì điện áp đầu ra sẽ càng lớn. Nhìn trên hình vẽ trên thì ta tính được điện áp ra tải sẽ là :
+ Đối với PWM = 25% ==> Ut = Umax.(t1/T) = Umax.25% (V)
+ Đối với PWM = 50% ==> Ut = Umax.50% (V)
+ Đối với PWM = 75% ==> Ut = Umax.75% (V)
Cứ như thế ta tính được điện áp đầu ra tải với bất kì độ rộng xung nào.
2) PWM trong 555
Thực chất quá trình làm thay đổi độ rộng xung trong 555 thực chất là ta thay đổi thời gian nạp và xả của tụ điện. Thời gian nạp tụ điện tương đương với đầu ra ở mức cao còn thời gian xả tụ điện tương đương với thời gian ở mức thấp. Như vậy chỉ cần điều chỉnh hằng số thời gian nạp xả là có thể điều chỉnh được PWM
Xét mạch nguyên lý tạo xung vuông có điều chỉnh tần số và PWM


Ở trên các linh kiện chúng ta cần quan tâm là : R1 , R2, C1. 1 trong 3 linh kiện này làm thay đổi được tần số và pwm đầu ra. Ở đây ta dùng biến trở R2 để điều khiển vì điện trỏ nó dễ kiếm với lại nó thông dụng dễ đo đạc và tính toán.
Như ta đã biết thì 555 là IC dao động và tạo ra xung vuông có điểu chỉnh được tần số và pwm. Quá trình đó làm dựa vào quá trình phóng nạp của tụ điện và để tìm hiểu kỹ thêm các bạn hãy xem qua bài viết về 555 .
Đọc nhiều cũng khó nhớ và các bạn hãy nhớ nhưng điểm sau :
+ Khi tụ nạp điện thì chân 2 ở mức 0 và xung đầu ra ở mức cao
+ Khi tụ xả điện thì chân 2 ở mức cao và xung đầu ra ở mức thấp.
* Tần số dao động chung là :

f = 1/(ln2.C1.(R1+2R2))


Nhìn dựa vào công thức tính tần số thì ta thấy chỉ cần điều chỉnh giá trị R1, R2, C1 thì tần số đầu ra thay đổi và ở đây tôi dùng điều chỉnh R2 cho nó đơn giản nếu bạn nào mà muốn dùng điều khiển tụ điện thì cũng được nhưng mà ko kinh tế cho lắm.
* Sơ đồ xung vuông đầu ra :
Nhìn sơ đồ xung trên ta thấy chu kì dao động là : T = t1 + t2 (s) . Như vậy vấn đề của chúng ta ở đây là thay xung sườn dương tức là thay đổi thời gian của t1. Nếu mà t1 lớn trong 1 chu kì  thì điện áp trung bình ra tải lớn còn thời gian của t1 nhỏ trong 1 chu kì thì điện áp trung bình sẽ nhỏ. Và đảm bảo t1 <= T và điện áp trung bình ra tải <= Umax. Đấy gọi là quá trình điều chế PWM.
+ Dựa vào quá trình phóng nạp của tụ điện ta có thể thay đổi thời gian phóng nạp của tụ điện C1 là có thể thay đổi được thời gian của t1 và t2. Như vậy điều chúng ta cần là thay đổi t1 dao động trong khoảng từ 0 đến T. Nhìn sơ đồ nguyên lý trên ta sẽ xác định được thời gian nạp của tụ điện
==> hằng số thời gian nạp điện của tụ điện : ζ = (R1+R2).C1 như vậy thời gian nạp của tụ điện chính là thời gian của t1. Và thời gian của nạp của C1 hay thời gian xung dương là :

t1 = ln2.C1.(R1+R2)   (s)


Nhìn trên sơ đồ trên ta thấy được muốn điều chỉnh thời gian của t1 chỉ cần điều chỉnh 1 trong 3 linh kiện C1, R1, R2 là có thể thay đổi được. Ở đây tôi thay đổi R2. Cứ mỗi giá trị của R2 cho ta 1 giá trị của t1. Nếu mà t2 càng lớn thì thời gian nạp càng lâu nên t1 càng lớn trong 1 chu kì như vậy là ta đã điều chế được PWM rồi đó.
Tương tụ Còn quá trình xả của tụ điện thì nó là quá trình xung đầu ra ở sườn âm. Tụ điện sẽ xả qua R2 nên ta có thời gian của t2 sẽ là:

t2 = ln2.C1.R2


Từ công thức trên dựa vào thay đổi của t2 ta có thể điều chỉnh được độ rộng của xung.
* Kết luận : Ở trên chúng ta thấy được tần số đầu ra và PWM đầu ra đều phụ thuộc vào các giá trị thay đổi của R2. Khi giá trị của R2 thay đổi thì tần số và pwm cũng thay đổi theo. Như vậy muốn làm mạch thiết kế để điều chế xung thì phần từ điều khiển PWM chính là R2. Đến đây các bạn đã hình dung được ra nó.
3 : Ví dụ 1 mạch đơn giản tham khảo!


Trong mạch đơn giản trên thì ta tính được các giá trị :
+ Tần số lớn nhất là : f = 1/(ln2.C1.(R1+2R2)) = 1/0.693.10^-5.(1K+2.0 ) =  144,3 HZ
+ Tần số nhỏ nhất là : f = 1/(0.693.10^-5.(1K + 2.100K) = 0.72 (HZ)
Từ đó các bạn suy ra được thời gian của t1. Ta sẽ tính được độ rọng xung : PWM = t1/T  (%)

Bình Luận
Cùng danh mục: Điện - Điện tử căn bản

Dòng điện một chiều - Công thức tính toán và ứng dụng thực tế

16/10/2023 21:34:31 / Lượt xem: 1138 / Người đăng: biendt

Điện là nguồn năng lượng quan trọng, góp phần tạo nên sự phát triển của máy móc, thiết bị điện tử… và mang lại nhiều tiện nghi cho con người. Dòng điện 1 chiều quen thuộc, cơ bản được phát minh đầu tiên có tính ứng dụng cao trong cuộc sống. Việc hiểu rõ về dòng điện 1 chiều sẽ giúp bạn sử dụng các thiết bị một cách hiệu quả. Đặc biệt với những người làm việc trong lĩnh vực kỹ thuật điện cần hiểu về dòng điện 1 chiều là gì? Nguyên lý làm việc và công thức tính để đảm bảo sử dụng an toàn, lắp đặt thiết bị hiệu quả.

Cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý, ứng dụng và những điều cần lưu ý

28/09/2023 21:49:40 / Lượt xem: 641 / Người đăng: biendt

Cảm biến là thiết bị điện tự động hóa quan trọng, cần thiết giúp các hệ thống vận hành một cách hiệu quả, chính xác theo thiết kế kỹ thuật ban đầu. Cảm biến có nhiều loại, được thiết kế dựa trên các nguyên tắc vật lý cơ bản, tiếp nhận thông tin và chuyển đổi tín hiệu. Trong đó có cảm biến hồng ngoại - tính ứng dụng cao trong nhiều hệ thống. Vậy, cảm biến hồng ngoại là gì? Nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại như thế nào? Ứng dụng thực tế và những lưu ý khi sử dụng thiết bị?

Linh kiện DIAC là gì? Cấu trúc lớp, ký hiệu, nguyên lý và ứng dụng thực tế.

10/09/2023 06:55:49 / Lượt xem: 666 / Người đăng: biendt

DIAC viết tắt của cụm từ Diode for alternating current hay Diode AC là một linh kiện bán dẫn cho dòng điện xoay chiều. Bản chất của DIAC là một diode bán dẫn có thể chuyển sang trại thái dẫn dòng, ngay khi điện áp rơi đạt mức bị đánh thủng VBO (break out). Có thể hiểu đơn giản, DIAC có thể dẫn dòng điện xoay chiều, nếu như điện áp đặt lên nó lớn hơn giới hạn điện áp ngưỡng của nó. Thông thường, điện áp ngưỡng của một DIAC là 30V.

Sơ đồ chân IC 74LS00 và Mạch ứng dụng

06/03/2022 12:01:50 / Lượt xem: 1598 / Người đăng: biendt

74LS00 là một thành viên học IC (vi mạch) 74XXYY. Các vi mạch 74xxyy là các cổng logic của điện tử kỹ thuật số. IC 74LS00 có bốn cổng NAND . Ngoài ra mỗi cổng có hai đầu vào. Do đó đặt tên CỔNG NAND ĐẦU VÀO QUAD HAI. Các ứng dụng : + Logic mục đích chung+ Điện tử kỹ thuật số+ PC và máy tính xách tay+ Máy chủ+ ALU+ Kết nối mạng+ Hệ thống kỹ thuật số

Điện 2 pha là gì? Điện 2 pha khác gì so với điện 1 pha

08/09/2021 17:09:45 / Lượt xem: 1978 / Người đăng: biendt

Trên thực tế nhiều người vẫn lầm tưởng và không phân biệt được giữa điện 1 pha, 2 pha và 3 pha. Thông thường, điện 1 pha được sử dụng cho sinh hoạt gia đình, công suất thiết bị nhỏ, các thiết bị không bị hao phí về điện năng nhiều. Điện 3 pha được dùng cho việc truyền tải, sản xuất công nghiệp sử dụng thiết bị điện có công suất lớn nhằm giải quyết các vấn đề tổn hao điện năng. Còn điện 2 pha được sử dụng như thế nào thì các bạn tham khảo bài viết dưới đây