EUR | USD

La PWM: ¿Qué es? ¿Cómo puedo utilizarla?

Antes del desarrollo de la PWM, la única manera de ajustar el voltaje o la corriente con fines de atenuación era el uso de reóstatos o potenciómetros. Además, es más fácil controlar componentes más grandes como motores, válvulas y bombas, entre otros componentes hidráulicos y mecánicos, con la PWM.

Normalmente, el voltaje de CC se mantiene constante en un valor por encima o por debajo de cero. La PWM convierte una señal digital en una señal analógica cambiando la cantidad de tiempo que se mantiene encendida o apagada. El término “ciclo de trabajo” se utiliza para describir el porcentaje o la relación de cuánto tiempo se mantiene encendida en comparación con el momento en que se apaga. Generalmente, los dispositivos que pueden producir una salida de PWM tienen una frecuencia de actualización muy alta para asegurarse de que la potencia promedio “parezca” constante a una carga. Probé la Arduino, por ejemplo, con un analizador digital que leyó alrededor de 500 Hz de frecuencia de actualización. Aquí hay un ejemplo de cómo se ven las señales de PWM. Utilicé LTSpice para simular la señal y capté una imagen de la forma de onda.

La señal de PWM se generó con LTSpice, un programa de simulación de circuitos realizado por Analog Devices.

Utilicé diferentes niveles de voltaje y coloqué una compensación para cada señal a fin de mostrar las diferencias entre los ciclos de trabajo. Como se puede ver, un ciclo de trabajo mayor significa que la señal se mantiene encendida por más tiempo del que se apaga mientras que sucede lo opuesto en un ciclo de trabajo menor.

¿Qué realiza este tipo de señal exactamente? Un dispositivo capaz de usar la PWM mantendrá cualquier ciclo de trabajo o útil que defina el usuario, y en algunos casos el usuario puede programar cambios en el ancho de pulsos en cualquier momento. Matemáticamente hablando, los dispositivos capaces de usar la PWM cambian la salida de modo que el voltaje “promedio” esté presente. Una señal que se configura al 50% del ciclo de trabajo o útil reducirá aproximadamente el voltaje promedio que se presenta a una carga del 50%. Sin embargo, esto no es práctico en la mayoría de los casos, ya que los dispositivos no son ciento por ciento precisos. Una mejor medición a tener en cuenta sería la RMS (medición de raíz cuadrada media). Muchos multímetros y otros equipos de medición pueden tomar medidas de RMS. Por ejemplo, en una simulación de LTSpice, una señal de 5 VCC al 50% del ciclo de trabajo o útil a una frecuencia de actualización de 60 Hz tiene un voltaje de RMS de 3.57 V. Además, coloqué una carga que generalmente alcanzaría 1 A sin pulso de PWM en la misma simulación, y arrojó alrededor de 714 mA de RMS al 50% de ciclo de trabajo.

Las señales digitales tienden a permanecer aproximadamente en 5 V o 3.3 V según la aplicación, pero es posible “duplicar” el efecto en voltajes más grandes mediante los MOSFET. Debido a que estos transistores se usan a menudo como interruptores regulados por el voltaje, se encenderán y apagarán con la misma frecuencia que la señal de PWM según el voltaje de puerta a fuente. Esta reacción permite que los voltajes altos se vean como la señal de PWM y sigan el mismo comportamiento. La PWM es especialmente útil para imitar el efecto de “atenuación” en varios componentes. Los ledes no reaccionan muy bien a los potenciómetros, especialmente los ledes de corriente y voltaje más altos. No obstante, los dispositivos de PWM en tándem con los MOSFET mantienen el voltaje a un nivel lo suficientemente alto para mantener los ledes encendidos por más tiempo para que produzcan una gama de atenuación más grande. La PWM también se utiliza para controlar la velocidad en motores que usan el mismo concepto.

Si desea experimentar con la PWM por primera vez, le recomiendo la plataforma Arduino. Los dos modelos que usé son los siguientes: 1050-1024-ND y 1050-1018-ND. El modelo MEGA tiene más pines capaces de usar la salida de PWM. El modelo Arduino usa la función “analogWrite(pin, val)” para llevar a cabo esto, la variable de pin es la E/S capaz de la PWM (tiene el símbolo ~ junto al pin) mientras que el valor puede variar de 0 a 255. Cero sería el 0% del ciclo de trabajo mientras que 255 sería el 100% del ciclo de trabajo.

Información sobre el autor

Image of Kaleb Kohlhase

Kaleb Kohlhase, Técnico en Electrónica - Departamento de Ingeniería de Aplicaciones de Digi-Key: Kaleb ha trabajado en Digi-Key desde principios de 2018. Sus intereses incluyen la lógica digital, la programación, la simulación de circuitos, el diseño de PCB, el modelado 3D, los circuitos de audio y más. Kaleb se graduó de la Universidad Estatal de Minnesota en 2017 con una licenciatura en ingeniería. Sus puntos fuertes son la comprensión de la documentación técnica, como los diagramas de circuitos y las hojas de datos, la redacción de documentación técnica sobre la información investigada, la solución de problemas de varios sistemas, la finalización de conceptos mediante la realización de prototipos físicos y la programación en varios lenguajes informáticos. En su tiempo libre, Kaleb disfruta de pasar tiempo con su esposa viendo Netflix, jugando videojuegos, andando en bicicleta, nadando y aprendiendo sobre electrónica.

More posts by Kaleb Kohlhase