Modulazione digitale PWM: cos’è e dov’è applicata?

Pubblicato il : 14/06/2022 09:45:00

Nel settore dell’elettronica e del LED lighting è molto comune sentir parlare di PWM (Pulse Width Modulation). La modulazione di larghezza d’impulso è una tecnica di controllo digitale nata per sostituire la regolazione di tensione e di corrente attraverso l’uso di reostati o potenziometri.

Un sistema PWM è in grado di modificare il duty cycle di un dispositivo elettrico e di mantenerlo così come definito dall’utente. Il ciclo di lavoro di un componente è il rapporto tra il tempo in cui il segnale resta acceso rispetto al tempo totale di funzionamento.

La tecnologia PWM rende più facile la regolazione di sistemi elettrici con varie tipologie e dimensioni, a partire dagli alimentatori driver LED fino ai motori, alle valvole e alle pompe idrauliche.

Definiamo quindi cos’è la modulazione PWM e quali sono le tipiche applicazioni d’uso.



PWM - Regolazione di alimentatori, driver LED ed altri componenti elettrici



Cos’è un segnale PWM e come funziona



La modulazione PWM, acronimo di Pulse Width Modulation, è un segnale in grado di regolare la tensione in uscita a partire da una sorgente in corrente continua e, allo stesso tempo, di limitare notevolmente la potenza dissipata dal sistema elettrico.

Il funzionamento di un circuito PWM dipende da un interruttore posto tra sorgente e carico che esegue un’azione ON/OFF ad alta velocità, generando un valore di tensione medio rispetto alla piena capacità del sistema. Ne risulta la possibilità di variare la tensione in uscita di un alimentatore o di modificare l’intensità luminosa di un LED.

Lo scopo della regolazione PWM è quello di far funzionare un dispositivo ad un valore minore della sua alimentazione standard, dato che non è possibile avviare un componente elettrico senza rispettare le caratteristiche minime fornite per l’avviamento; qui un approfondimento sulla gestione dei picchi di corrente di avviamento.

Il vantaggio della tecnologia PWM è la drastica riduzione di potenza dissipata, con una maggiore efficienza del sistema. Il passaggio tra i due stati di accensione e spegnimento (che non prevedono perdita di potenza) avviene in un tempo molto più breve rispetto allo standard, e per questo la potenza dissipata è molto bassa in rapporto a quella erogata.



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Usi e applicazioni della regolazione PWM



La modulazione PWM dell’ampiezza d’impulso è utilizzata comunemente all’interno di dispositivi elettrici e protocolli di comunicazione. Utilizzata per modificare la tensione (e quindi la potenza) di un carico elettrico, la tecnologia PWM si trova di frequente in:

  • Alimentatori switching: la modulazione PWM è utilizzata per la regolazione degli alimentatori senza perdite di potenza, aumentando quindi il livello di efficienza. Negli alimentatori switching il segnale PWM viene regolato in funzione della tensione in uscita, inducendo una retroazione di stabilizzazione al variare della corrente in ingresso. In poche parole, un alimentatore PWM inserito in un sistema che richiede meno energia funzionerà con una quantità minore di corrente e già regolata.
  • Driver LED: la modulazione PWM è in grado di variare a piacere l’intensità di fonti luminose come lampadine a incandescenza o dispositivi a LED. Un circuito PWM inserito all’interno di regolatori di luminosità rispetta efficacemente i requisiti di attenuazione della luce più precisi che gestiscono elevati rapporti di regolazione della luminosità a frequenze elevate. Inoltre, l’utilizzo di un driver LED con PWM permette di evitare lo sfarfallio della luce e l'effetto stroboscopico.



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