UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE VICTORIA

PWM - MODULACION DE ANCHO DE PULSOS

QUE PRESENTA:

ANGELICA JIMENEZ ESTRADA.

ING. MECATRÓNICA

ASIGNATURA

ELECTRÓNICA ANALÓGICA

Ciudad Victoria, Tamaulipas, Julio del 2015

Tipo de trabajo

Reporte

RESUMEN

Este proyecto tomo como punto de partida la aplicación de los transistores tipo MOSFET, por lo que sedecidió llevar a cabo como proyecto un PWM (modulación por ancho de pulso).Se especi�ca sus aplicaciones y función en motores, así como, la contibución del transistor IRF640 en elproyecto.El reporte cuenta con diagramas de circuitos, resultados experimentales y prácticos, medicionesreales en osciloscopio, hipótesis y razones por las cuales algunos valores no concuerdan entre los resultadosteóricos y reales.

INTRODUCCIÓN

Hablamos de la función PWM como abreviatura de la modulación por ancho de pulsos. Esta acción tiene encuenta la modi�cación del proceso de trabajo de una señal de tipo periódico.

¾Para qué su aplicación?

Es aplicado para el control de iluminación, control de motores, fuentes conmutadas, etc. Puede tener variosobjetivos, como tener el control de la energía que se proporciona a una carga o llevar a cabo la transmisiónde datos. Muchas aplicaciones de PWM se encuentran actualmente en las fuentes de circuitos de control depotencia vía radio como puede verse en aplicaciones de radio control.Esta técnica se utilizaba inicialmente, casi exclusivamente para el control de potencia y velocidad demotores de corriente continua, pero con el tiempo se ha ido ampliando el campo de aplicación, por ejemploha permitido construir dispositivos mucho más e�cientes, más compactos y más ligeros.

En los motores.

El PWM es utilizado para regular la velocidad de giro de los motores eléctricos de inducción o asíncronos.Mantiene el par motor constante y no supone un desaprovechamiento de la energía eléctrica. Como sunombre lo indica, es colntrolado ya sea por un momento alto ó un momento bajo, normalmente por relés(baja frecuencia), MOSFET ó tiristores (alta frecuencia).Otra forma de regular el giro del motor es variando el tiempo entre pulsos de duración constante, lo que sellama modulación por frecuencia de pulsos. En los motores de corriente alterna también se puede utilizar lavariaci« de frecuencia.La modulación por ancho de pulsos también se usa para controlar servomotores, los cuales modi�can suposición de acuerdo al ancho del pulso enviado cada un cierto período que depende de cada servo motor.Otros sistemas para regular la velocidad modi�can la tensión eléctrica, con lo que disminuye el par motor; ointerponen una resistencia eléctrica, con lo que se pierde energía en forma de calor en esta resistencia, lacual es la con�guración que se utilizada en la realización de este proyecto por medio del MOSFET IRF640.

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¾Cómo funciona un transistor MOSFET?

El Mosfet controla el paso de la corriente entre una entrada o terminal llamado fuente sumidero (source) yuna salida o terminal llamado drenador (drain), mediante la aplicación de una tensión (con un valormínimo llamada tensión umbral) en el terminal llamado compuerta (gate). Como es un interruptorcontrolado por voltaje, al aplicar tensión conduce y cuando no hay en la puerta no conduce. El diagrama deestas terminales se muestra a continuación en la Figura 1.

Figura 1: MOSFET de enriquecimiento IRF640 - CANAL N.

Los MOSFET de enriquecimiento se basan en la creación de un canal entre el drenador y el surtidor, alaplicar una tension en la compuerta. La tensión de la compuerta atrae portadores minoritarios hacia elcanal, de manera que se forma una región de inversión, es decir, una región con dopado opuesto al que teníael sustrato originalmente.El término enriquecimiento hace referencia al incremento de la conductividad eléctrica debido a un aumentode la cantidad de portadores de carga en la región correspondiente al canal. El canal puede formarse con unincremento en la concentración de electrones (en un nMOSFET o NMOS), o huecos (en un pMOSFET oPMOS). De este modo un transistor NMOS se construye con un sustrato tipo p y tiene un canal de tipo n,mientras que un transistor PMOS se construye con un sustrato tipo n y tiene un canal de tipo p.

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DESARROLLO

Componentes:

�LM555.�1 potenciómetro 50K Ohmios.�3 capacitores 100nF.�3 diodos 1N4007.�1 resistencia 100 Ohmios 1/4 Watt.�1 resistencia 330 Ohmios 1/4 Watt.�1 transistor Mosfet IRF640 ó IRF860.

El siguiente circuito (Fig. 2 y 3) se trata de un oscilador de onda cuadrada con modulación de ancho depulso (PWM), para ello se empleó un LM555. La con�guración del timer es como Astable y la variante estáen el agregado de dos diodos de conmutaci ón para restringir el semi-ciclo positivo y negativo en la carga ydescarga del capacitor. La fuente de voltaje administra 6v.

Figura 2: Circuito PWM.

Figura 3: Circuito PWM físicamente.

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RESULTADOS

0.1. Resultados Teóricos

El cálculo de frecuencia se realiza con la siguiente formula: F= 1/ 1.44(R)(C)

Dónde:R: esta en función del potenciómetro (50Kohm)C: Esta en funcion de al valor de C2 (100nF).Entonces:F= 138Hz.

0.2. Resultados Practicos

Practicamente el valor del potenciometro (R) fue de 100kohm y el capacitor (C")de 68nF. Así quenuevamente se realizo una parte teórica con los valores de C2 y R.

El valor de la frecuencia fue 111.7Hz. Mientras que como la resisencia estaba en poco Ton y mayor To� elancho de pulso erá tenue y de igual forma el giro del motor.

Figura 4: Ancho de pulso en el osciloscopio.

0.2.1. Resultados teoricos(V alorReal)

F = 1/1.44(100kohm)(68nF) = 102Hz.

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DISCUSÍON DE RESULTADOS

La grá�ca anterior muesrta como se comporta el circuito cuando la resistencia variable está en el mínimovalor. El ancho de pulso es mas corto por que pasa voltaje por menos tiempo con un ciclo de trabajo de329us de encendido y 8.62ms de apagado. De esta forma el motor gira lo menos posible.

Si aumentamos el tiempo de encendido, disminuirá el tiempo OFF y el ancho de pulso será más grueso, porlo cual, el motor girará con mayor velocidad.

En cuanto a los valores cambiados del circuito original, la frecuencia teórica con los nuevos valores deberíade ser de 102Hz. El oscilocopio muestra 111Hz en su frecuencia, esto varia poco por las tolerancias de loscomponentes.

CONCLUSIONES

En esta práctica se comprendió y analizo el comportamiento del PWM(Modulación por ancho de pulsos)mediante la aplicación de un transistor MOSFET de canal N. Se realizaron los cálculos y se tomaronmediciones por medio de un osciloscopio. Los resultados teóricos y experimentales obtenidos mostraron unaligera variación entre si.

La aplicación de un transistor MOSFET es de gran utilidad cuando se necesita controlar señales a travésdel voltaje ó potencia y no de la corriente.

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REFERENCIAS

�Sebastian Caccavallo, Lagash Systems S.A. - Academia J.S.Bach

�VISHAY [Vishay Siliconix]

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