PWM e PWM/AC

Versão 2.5.0  30.11.10
www.laboratorio.online.pt
Mecatrónica
Circuitos geradores de PWM e PWM/AC
Introdução
Apresentam-se a seguir alguns circuitos práticos que geram o sinal PWM e uma tensão AC a
partir de uma tensão contínua/PWM. Note-se que embora todos utilizam o sinal PWM, pode-se
contudo encontrar diversas soluções e circuitos mais ou menos simples ou eficazes que executam aquelas funções
Gerar um sinal PWM para controlar a velocidade de um motor DC
Um sinal PWM a aplicar a um motor DC deve ter a frequência constante (e adequada ao valor da indutância da carga RL do motor que alimenta) e uma largura de impulso variável que assim varia o valor da
tensão média (Um) aplicada ao motor DC.
No exemplo do circuito seguinte temos:
a) – o CI 555 como oscilador cuja frequência obtida no seu terminal de saída 3 é dada por
f = 1/(1,1 x Rt x C1) aproximadamente 1,8KHz no exemplo. (Rt é equivalente à soma de R1, Potenciómetro R2 e R3);
b) – a largura do impulso (TON) do sinal PWM é variada através do potenciómetro R2;
c) – a tensão aos terminais do motor (carga R6L1) segue a tensão
PWM mas a intensidade de corrente que o percorre é aproximadamente constante (para cada velocidade...) devido aos efeitos
indutivos do próprio motor.
R2
50kΩ
Key=A 5%
R1
5kΩ
Ext T rig
+
_
+
+
12
0
_
L1 Motor
4.5mH
D2
1N4148
8
VCC
3
R3
20kΩ
D1
1N4148
4
RST
7
DIS
6
THR
2
TRI
5
7
U1
LM555CM
GND
C2
10nF
R5
3
10
9
R6
50Ω
1kΩ
CON
4
C1
10nF
OUT
1
Q1
R4
10kΩ
5%
8
TIP41C
0
Tensão PWM (3)
R2 a 10%
R2 a 50%
R2 a 80%
mec_PWM_DC_AC_Dez2010.
Tensão no Motor
V2
24 V
1
_
B
A
6
2
5
V1
10 V
XSC1
Intensidade no Motor
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Circuitos que geram PWM e PWM/AC (cont.)
Gerar um sinal PWM de largura varável para controlar um motor AC
Uma técnica usual para obter uma intensidade de corrente sinusoidal (AC) num motor – ou em geral
num outro equipamento indutivo como um transformador
7
– é gerar uma tensão PWM de largura variável. Para
este circuito é necessário usar um gerador de sinal
Motor
V1
sinusoidal, uma gerador de sinal triangular, um comL1 (carga RL)
24 V
4.5mH
comparador e finalmente o andar final comutador.
D1
0
3
Será a carga indutiva do motor – ou transformador –
1N4148
R1
a responsável pela criação e circulação de uma
50Ω
corrente sinusoidal AC no motor
4
ou transformador a partir da
Comparador
2
tensão PWM de
U2
Q1 Comutação
6
largura varável
R3
PWM
9
8
existente aos
V2
2kΩ
terminais do
TIP41C
1.2
Vrms
motor. A freXFG1
1
100 Hz
quência da
0°
Buffer
corrente si0
0
nusoidal no
0
Ger. sinal
motor acomsinusoidal
panha a freGerador sinal
quencia do
triangular
gerador sinusoidal.
sinal PWM
de largura
variável
O sinal do gerador sinusoidal instalado no circuito é constantemente comparado no comparador com o sinal triangular também gerado no circuito. A
comparação entre os dois gera o sinal PWM de largura variável.
Tensão PWM aos terminais
do motor/transformador
mec_PWM_DC_AC_Dez2010.
Corrente sinusoidal através
do motor/transformador
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Circuitos que geram PWM e PWM/AC (cont.) / Circuito Teste
Gerador do sinal AC sinusoidal  50Hz
De acordo com o datasheet do CI XR2206
temos que
fOSC
+12V
22K
10K
1

RC
Regulação
da amplitude
Regulação
da distorção
-12V
Regulação
Assim, se fizermos, por exemplo,
-7
da
C = 100nF (10 F) e se pretendermos frequência
uma frequência de oscilação de 50Hz
+12V
temos que
47K
1
1
R

fOSC .C 50.10 7
4K7
12K

-12V
Podemos repartir este valor por
duas resistências como indica o esquema:
uma fixa e uma variável para
podermos variar o sinal sinusoidal gerado...
Gerador de sinal triangular
De acordo com o datasheet do CI NE566
temos que
fOSC 

Saída sinusoidal
R
Saída quadrada
47K
10K
VEE (-12V)
R = 200K
2 V   VC
220

R1 .C1 .V 
Assim, se pretendermos uma fosc = 2KHz
podemos adoptar os valores de 1.5K e 10K
para R2 e R3 respectivamente,
e ainda Vc = 12V teremos que Vc = 10,4V.
Finalmente, se fizermos C1 = 220nF teremos
que
2.(12  10.4)
R1 
2000.220.1 0 9 .12
R1  600
1M
(+12V)
Regulação nível DC
ComparadorV
CC
3
8
(+12V)
4,7K
1
2
4
VCC (+12V)
680
12K
... para fOSC = 15KHz teremos,
por exemplo, que C1 = 47nF e R1 = 380
(R1 pode ser Rpotenciómetro = 1K)
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