2. PWM: střída a střední hodnota
Pulzně šířková modulace je jednoduchá myšlenka: spínej pořád dokola stejně rychle a měň jen poměr doby sepnutí k periodě. Tomu poměru se říká střída (duty cycle).
Ustř = D · Usběrnice D = tzapTstřední hodnota z unipolárního spínání
motor vidí 14,4 V — a ideální spínač na tom nespálí nic, protože je vždycky buď bez napětí, nebo bez proudu. Odporový regulátor by na stejné snížení spálil 48 W při 5 A.
Proč motor nevidí pulzy
Indukčnost brání změně proudu. Za jednu periodu 20 kHz (50 µs) se proud v motoru s L/R ≈ 1,25 ms stihne změnit jen o 4 % cesty k nové hodnotě. Proto proud jen mírně zvlní kolem střední hodnoty — a o velikosti toho zvlnění je kapitola 5.
Volba frekvence: tři protichůdné požadavky
- Dost vysoko, aby to nebylo slyšet. Lidský sluch končí kolem 16–20 kHz. Pod tím motor zpívá, protože se vinutí magnetostrikčně chvěje. Tohle je ve skutečnosti nejčastější důvod volby 20 kHz.
- Dost vysoko, aby bylo zvlnění malé. Zvlnění klesá s frekvencí lineárně.
- Dost nízko, aby spínací ztráty nepřerostly. Ty s frekvencí lineárně rostou (kapitola 6).
Poctivá poznámka, kterou učebnice většinou vynechají. Když se
spočítají skutečné ztráty, optimum často vychází hluboko pod 20 kHz — u typického
malého MOSFETu kolem 2 kHz. Důvod pro 20 kHz tedy není účinnost, ale slyšitelnost.
Rozdíl v celkových ztrátách přitom bývá jen desítky procent, což nikoho nebolí. Nástroj to
umí ukázat: v kapitole 6 si to prohledej.