Qu'est-ce que PWM (modulation de largeur d'impulsion) ?
Méthode qui ajuste la tension ou la puissance moyenne en faisant varier la durée pendant laquelle la sortie est à l'état haut, à période constante. Utilisée pour régler la luminosité des LED ou la vitesse des moteurs.
Nom japonais: PWM(パルス幅変調)
« PWM (modulation de largeur d'impulsion) » apparaît dans 4 questions d'entraînement réparties sur 3 thèmes, dont Systèmes embarqués et firmware, Conversion A/N et N/A, Semi-conducteurs de puissance.
Domaine: Systèmes embarqués et firmware
Rapport cyclique et valeur moyenne
La modulation de largeur d'impulsion (PWM) garde fixe la période de commutation T et fait varier la durée à l'état haut t_on. Le rapport cyclique D = t_on/T fixe la sortie moyenne, égale à D fois l'amplitude des impulsions : un signal de 5 V à 40 % de rapport cyclique a une moyenne de 2 V. L'information est entièrement portée par le timing, si bien que l'étage de sortie n'occupe jamais que deux niveaux. Une charge qui réagit lentement par rapport à la période, comme un moteur, un élément chauffant, l'œil humain regardant une LED ou un filtre RC ou LC, perçoit principalement cette valeur moyenne.
La PWM comme CNA et en électronique de puissance
Faire passer une PWM dans un filtre passe-bas donne un convertisseur numérique-analogique rudimentaire, sans matériel CNA dédié ; placer la fréquence PWM bien au-dessus de la fréquence de coupure du filtre réduit l'ondulation, au prix d'une réponse plus lente. Le même principe fait fonctionner les alimentations à découpage, où un convertisseur abaisseur (buck) idéal délivre D fois sa tension d'entrée, et les onduleurs, qui commutent des composants de puissance de plusieurs kHz à quelques dizaines de kHz en faisant varier la largeur des impulsions pour synthétiser un courant alternatif. Un onduleur de moteur triphasé utilise six interrupteurs, deux par bras.
Questions fréquentes
Comment calculer le rapport cyclique d'une PWM ?
Divisez la durée à l'état haut par la période : rapport cyclique = t_on / T. Par exemple, 250 coups à l'état haut sur une période de 1000 coups donnent 25 %, et la sortie moyenne vaut 25 % de l'amplitude des impulsions.
La PWM modifie-t-elle la fréquence ou la tension ?
Ni l'une ni l'autre dans sa forme de base : la fréquence et l'amplitude des impulsions restent constantes et seule la largeur des impulsions change. La tension ou la puissance moyenne fournie à la charge varie parce que la fraction du temps à l'état passant varie.
Pourquoi la PWM est-elle plus efficace qu'un régulateur linéaire pour piloter un moteur ?
Un régulateur linéaire fait chuter la tension excédentaire aux bornes d'un transistor parcouru par la totalité du courant, et la gaspille en chaleur. Avec la PWM, le transistor est soit complètement passant, soit complètement bloqué, si bien que son produit tension-courant, et donc ses pertes, restent faibles.