Qu’est-ce qu’un contrôleur PWM ?
Un contrôleur PWM est un dispositif qui module la largeur d’impulsion d’un courant, d’une tension, tandis que la période de fréquence reste constante.
Avec la commande PWM, il n’est plus nécessaire de concevoir un nouveau circuit PWM. PWM est l’abréviation de “pulse width modulation” (modulation de largeur d’impulsion).
En modulant la largeur d’impulsion à l’aide d’un contrôleur PWM, le rapport d’obligation est modifié pour contrôler le temps d’activation et de désactivation des impulsions. Le rapport d’obligation est calculé comme suit : largeur d’impulsion / période. De plus, des éléments semi-conducteurs sont utilisés pour la commutation MLI.
Utilisations des contrôleurs PWM
Les contrôleurs PWM sont utilisés pour contrôler la vitesse des moteurs. Différents types de moteurs sont utilisés, notamment ceux à courant alternatif, ceux à courant continu et les synchrones. Les moteurs à courant alternatif, qui ont été récemment utilisés dans l’industrie manufacturière, utilisent le retour d’information d’un détecteur de vitesse tel qu’un générateur d’impulsions fixé au moteur.
Le signal de retour est calculé par le circuit de détection pour déterminer finalement la tension nécessaire à fournir au moteur. Un contrôleur PWM est alors utilisé pour réaliser la tension résultant du calcul. Ce contrôleur est généralement intégré à la carte.
Principe du contrôleur PWM
Le contrôleur PWM calcule les impulsions à émettre en multipliant l’onde sinusoïdale, qui est la source à contrôler, par une onde en dents de scie (onde triangulaire) appelée “porteuse”, à l’aide d’un comparateur. Ce dernier étant composé d’un amplificateur opérationnel. Pour créer une impulsion, l’onde sinusoïdale > dent de scie est activée et l’onde sinusoïdale < dent de scie est désactivée. La multiplication peut être émise sous forme d’impulsion.
En créant des impulsions de cette manière, les impulsions deviennent “denses” dans les zones où les valeurs de hauteur de l’onde sinusoïdale sont élevées. Elles deviennent en revanche “clairsemées” dans les zones où les valeurs de hauteur de l’onde sont faibles. Il convient de noter qu’un mécanisme de commutation est nécessaire pour activer et désactiver les impulsions. Des semi-conducteurs tels que les transistors et les thyristors sont utilisés pour la commutation.
Ces semi-conducteurs n’alimentent l’anode (émetteur) et la cathode (collecteur) que lorsqu’un signal est présent au niveau de la grille (base). En envoyant un signal de comparaison à la grille, les semi-conducteurs eux-mêmes s’activent et se désactivent. Par conséquent, l’impulsion peut également être activée et désactivée.
Structure d’un contrôleur PWM
Le contrôleur PWM se compose de trois éléments principaux : un registre de données, un compteur et un comparateur. Les registres de données comprennent un registre de période et un registre de service, qui déterminent respectivement la période et le service.
La sortie de chaque comparateur est connectée aux broches set et reset du circuit flip-flop. Le registre de période définit la largeur du cycle du signal PWM et le registre de service définit la largeur de l’impulsion.
Lorsque le compteur démarre, le comparateur du registre de période met la sortie de la bascule à 1 et celui de service remet la sortie de la bascule à 0. Cette opération peut être répétée pour émettre un signal MLI.
Autres informations sur les contrôleurs PWM
Points à noter lors de l’utilisation d’un contrôleur PWM
La commande par MLI présente l’avantage d’alléger la charge sur le transistor et le courant, car le courant circule vers le moteur lorsque l’impulsion de puissance est activée et ne circule pas lorsqu’elle est désactivée. En revanche, l’inconvénient est que l’inductance de la bobine du moteur provoque un effet d’auto-induction lorsque la commande MLI est désactivée.
Cela induit une importante force électromotrice de retour. Cette dernière peut entraîner la destruction du transistor de commande, du bruit dans l’environnement et des dommages électromagnétiques importants. Les diodes à volant d’inertie sont alors utilisées pour remédier à cet inconvénient.
En introduisant cette diode dans un circuit de commande MLI, la puissance inverse induite lorsque le moteur est éteint peut être régénérée dans le moteur par l’intermédiaire de la diode.