Tài liệu 555 - Điều chế PWM pdf

555 - Điều chế PWM
Ngu
ồn : biendt.biz 
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 qua các pác về phương pháp đi
ều
chế PWM trong con IC555 để các pác hiểu được nguyên lý điều chế PWM.

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 (%)
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 đi
ện 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 pác hãy xem qua bài viết sau :
/>d=84&Itemid=113.
Đọc nhiều cũng khó nhớ và các pác 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 pác nào mà muốn dùng đ
iều 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 th
ể 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 c
ủa 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 đ
ó.
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
Với cái này cũng có thể điều chỉnh được độ rộng xung. Các pác có thể hình dung
được ra nó.
* 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 đổ
i 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 pác 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 pác suy ra được thời gian của t1. Ta sẽ tính được độ rọng xung : PWM
= t1/T (%)

Qua đây tôi chỉ nói qua về nguyên lý PWM trong 555 thôi. Các pác tham khảo và
thực hành rất đơn giả
n!