J.P.C. GUTIERREZ - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL: IMPLEMENTAÇÃO DO PWM DO MOTOR CA - 15

Os geradores de modulação por largura de pulso (PWM) são integrados em quase todos os dispositivos de comutação de energia. Os métodos de implementação de geradores PWM integrados são bem conhecidos. Esta nota de aplicação foi solicitada por um cliente que solicitou um gerador de forma de onda PWM analógico independente para um único dispositivo.

Os geradores de modulação por largura de pulso (PWM) são integrados em quase todos os dispositivos de comutação de energia. Mostramos dois métodos para implementar um gerador de forma de onda PWM analógico independente. Esses projetos também podem ser modificados para criar um gerador PWM de dispositivo duplo.

Existem duas maneiras de implementar um gerador de forma de onda PWM de dispositivo único. Um método usa um temporizador ICM7555, enquanto o outro usa um comparador de baixa potência MAX998. Veremos cada um.

Método 1: use um temporizador de baixa potência como gerador PWM

Neste método, um temporizador ICM7555 é configurado como na Figura 1.

Na Figura 1 a largura de pulso da saída no Pino 3 é modulada pela tensão de controle (VCONTROL) aplicada no Pino 5. Testes de laboratório foram feitos no projeto com a fonte de alimentação ajustada em 5V. As Figuras 2 a 5 mostram a saída PWM em três tensões de controle diferentes, 1V, 2V e 4V. C1 é carregado no VCONTROL pela tensão de alimentação (VSUPPLY) e descarregado do VCONTROL/2 para o terra. Quando nenhuma tensão de controle externa é aplicada, VCONTROL está em 2/3 de VSUPPLY.

Figura 1. Gerador PWM e temporizador para um único dispositivo.

Figura 2. Saída PWM com tensão de controle = 1V.

             Figura 3. Saída PWM com tensão de controle = 2V.

Figura 4. Saída PWM sem tensão de controle.

Figura 5. Saída PWM com tensão de controle = 4V.

Os dados ilustram como a tensão de controle aplicada no pino 5 altera a tensão limite dos dois comparadores internos. Sem a tensão de controle aplicada (Figura 4), o dispositivo ajusta a carga e descarga de C1 em 1/3 e 2/3 da tensão de alimentação. Isto é equidistante da tensão de alimentação e do terra, efetuando assim um ciclo de trabalho de 50%. As diferentes tensões de controle alteram o tempo de carga para C1 atingir VCONTROL e o tempo de descarga para C1 descarregar até VCONTROL/2. Este processo altera a largura do pulso da forma de onda de saída.

O tempo de carregamento é expresso como:
-t/RC = ln [1 – (VCONTROL/(2VSUPPLY - VCONTROL))]
O tempo de descarga é expresso como:
-t/RC = ln 0,5
onde R = R1 e C = C1.
Método 2: um gerador PWM com comparador
Neste método um comparador MAX998 é configurado como na Figura 6.

Figura 6. Um gerador e comparador PWM.

A largura do pulso da saída é modulada pela tensão de controle aplicada em R1. Os testes de laboratório foram feitos com a fonte de alimentação ajustada para 5V. As Figuras 7 a 9 mostram a saída PWM de três tensões de controle diferentes, 1V, 2V e 3V.

Figura 7. Saída PWM com tensão de controle = 1V.

Figura 8. Saída PWM com tensão de controle = 2V.

Figura 9. Saída PWM com tensão de controle = 3V.

A tensão de controle aplicada ao MAX998 define as tensões limite nas quais ocorrem a carga e a descarga. A tensão limite superior é (VSUPPLY –

VCONTROL)/2 + VCONTROL e a tensão limite inferior é VCONTROL/2.

O tempo de carregamento é expresso como:

-t/RC = ln [1 – (VSUPPLY/(2 × VSUPPLY) - VCONTROL))]

O tempo de descarga é expresso como:

-t/RC = ln [1 - (VCONTROL/(VSUPPLY + VCONTROL)

onde R = R1 e C = C1.

Modificações para um gerador PWM de dispositivo duplo

É importante notar que a tensão de controle também altera a frequência em ambos os métodos de circuito. Assim, um comparador adicional aos circuitos do Método 1 e Método 2 transforma cada um em um gerador PWM de dispositivo duplo de frequência fixa.

Para o Método 1, alimente o sinal dente de serra no Pino 6 em uma entrada do segundo comparador. Uma tensão aplicada na entrada do segundo comparador define o ciclo de trabalho da saída de frequência fixa. Da mesma forma para o Método 2, alimente o sinal dente de serra na entrada negativa do MAX998 na entrada do segundo comparador. Uma tensão aplicada na entrada do segundo comparador define o ciclo de trabalho da saída de frequência fixa.