La modulacin por ancho de pulsos (tambin conocida como PWM, siglas en ingls de pulse-width modulation) de una seal o fuente de energa es una tcnica en la que se modifica el ciclo de trabajo de una seal peridica (una senoidal o una cuadrada, por ejemplo), ya sea para transmitir informacin a travs de un canal de comunicaciones o para controlar la cantidad de energa que se enva a una carga. El ciclo de trabajo de una seal peridica es el ancho relativo de su parte positiva en relacin con el perodo. Expresado matemticamente:

D es el ciclo de trabajo es el tiempo en que la funcin es positiva (ancho del pulso) T es el perodo de la funcin

Fig. 1: una seal de onda cuadrada de amplitud acotada (ymin,ymax) mostrando el ciclo de trabajo D.

La construccin tpica de un circuito PWM se lleva a cabo mediante un comparador con dos entradas y una salida. Una de las entradas se conecta a un oscilador de onda dientes de sierra, mientras que la otra queda disponible para la seal moduladora. En la salida la frecuencia es generalmente igual a la de la seal dientes de sierra y el ciclo de trabajo est en funcin de la portadora. La principal desventaja que presentan los circuitos PWM es la posibilidad de que haya interferencias generadas por radiofrecuencia. stas pueden minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y realizando un filtrado de la fuente de alimentacin.

Parametros importantesAlgunos parmetros importantes de un PWM son:

La relacin de amplitudes entre la seal portadora y la moduladora, siendo recomendable que la ltima no supere el valor pico de la portadora y est centrada en el valor medio de sta. La relacin de frecuencias, donde en general se recomienda que la relacin entre la frecuencia de la portadora y la de seal sea de 10 a 1.

Sin embargo, cuando se utilizan servomotores hay que tener cuidado en las marcas comerciales ya que hay ocasiones en que los valores varan entre 1ms y 2ms y estos valores propician errores.

En la actualidad existen muchos circuitos integrados en los que se implementa la modulacin PWM, adems de otros muy particulares para lograr circuitos funcionales que puedan controlar fuentes conmutadas, controles de motores, controles de elementos termoelctricos, chopperspara sensores en ambientes ruidosos y algunas otras aplicaciones. Se distinguen por fabricar este tipo de integrados compaas como Texas Instruments, National Semiconductor, Maxim, y algunas otras ms.

MODULACIN POR ANCHO DE PULSO PWM

En PWM el periodo y la amplitud de los pulsos son constantes y la informacin entregada por la seal modulante va a variar el ancho, es decir la duracin de pulso. El ancho del pulso es proporcional a la amplitud de la seal analgica.

Modulador por ancho de pulso (PWM) Especificaciones Frecuencia de PWM de 400 Hz Capacidad de corriente de 3 amperios con un MOSFET IRF521 Voltaje de 12V Control por potencimetro o por voltaje de entrada Voltaje de control entre 0 y 10 voltios

Un modulador por ancho de pulso (PWM) es un dispositivo que puede usarse como un eficiente dimmer de luz o para controlar la velocidad en motores DC. Los motores DC grandes son controlados ms eficientemente con tiristores de alta potencia, mientras los motores DC pequeos y medianos de imn permanente, son controlados ms exitosamente con transistores de conmutacin por ancho de pulso. El circuito descrito es un dispositivo para controlar motores que manejen unos cuantos amperios o tambin se puede utilizar para controlar el brillo en lmparas.

Un circuito PWM arroja como resultado una onda cuadrada con ciclo variable de ON y Off, variando en el tiempo del 0 al 100 %. De esta manera, una cantidad variable de potencia es transferida a la carga. La principal ventaja de un circuito de PWM sobre un controlador que se base en la variacin lineal de la potencia suministrada a una carga mediante cambio resistivo es la eficiencia. A una seal de control del 50%, el PWM usar cerca del 50% de la potencia total, de la cual casi tosa ser transferida a la carga . En un controlador tipo resistivo, de un 50% de potencia que se quiera transferir a la carga se estima que le puede llegar cerca de un 71%. El otro 21% se pierde en forma de calor. La principal desventaja de los circuitos de PWM es la posibilidad de que exista interferencia por radiofrecuencia (RFI). El RFI puede minimizarse ubicando el controlador cerca de la carga y utilizando un filtrado de la fuente de alimentacin. Este circuito posee una pequea proteccin contra RFI y produce una mnima interferencia.

Funcionamiento del PWM Explicaremos de manera simplificada el funcionamiento de un PWM, ya lo vers con ms detalle en la asignatura de Sistemas Electrnicos Digitales. Los parmetros fundamentales del PWM son el periodo (T) y el ciclo de trabajo (D). El ciclo de trabajo indica el tiempo que la funcin vale uno respecto al tiempo total (el periodo). La figura 12.1 muestra tres ciclos de trabajo distintos. Observa que el periodo del PWM se mantiene constante, y lo que cambia es el tiempo en que la seal se mantiene a uno respecto al periodo total.

Si el periodo del PWM es suficientemente pequeo, el dispositivo que est gobernado (por ejemplo, el motor) no notar las variaciones de la tensin y el resultado es que el motor recibir una corriente promedio dada por el ciclo de trabajo. La figura 12.2 muestra dos PWM con ciclos de trabajo distintos.