INSTITUTO TECNOLOGICO DEMORELIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA ELECTRONICA

Practica I Modulacion por Anchode Pulso (PWM)

Ortiz Ruiz Alexis NC:13121127Roman Concha Juan Jesus NC:11121319

Grupo A

18 de abril de 2016

Maestro:D.C. Hector Suarez Aparicio

1. Introduccion

La modulacion por ancho de pulso (pulse width modulation PWM) es untipo de senal de voltaje utilizada par enviar informacion o para modificar lacantidad de energıa que se envıa a una carga. Este tipo de senales es muyutilizada en circuitos digitales que necesitan emular una senal analogica.

Este tipo de senales son de tipo cuadrada o sinusoidales en las cuales se lescambia el ancho relativo respecto al perıodo de la misma, el resultado deeste cambio es llamado ciclo de trabajo y sus unidades estan representadasen terminos de porcentaje. Matematicamente se tiene que:

D =τ

T∗ 100 %

donde

D= ciclo de trabajo

τ= tiempo en que la senal es positiva

T= perıodo

Para emular una senal analogica se cambia el ciclo de trabajo de tal maneraque el valor promedio de la senal sea el voltaje aproximado que se deseaobtener, pudiendo entonces enviar voltajes entre 0 V y el maximo que soporteel dispositivo PWM utilizado, en este caso al emplearse el TL494 se fija comomaximo un voltaje de 3,3V para tener como lımite el pico de la senal dientede sierra.

2. Calculos

1. Se quiere un PWM con una frecuencia de 100kHz y con una corrientede transistor de 100mA.

2. Se requiere una Frecuencia f0 = 100kHz, proponiendo un CT = 1nf,para RT

f0 =1

RT ∗ CT

despejando para RT

RT =1

f0 ∗ CT=

1

100kHz ∗ 1nf= 10kΩ

para la conexion del pin6 (RT ) se propuso un potenciometro de 10kΩen serie con una resistencia de 2,2kΩ para sobrepasar el lımite calcu-lado de 10kΩ y tener un mejor control de la frecuencia.

1

3. Para la resistencia de emisor se quiere una corriente de 100mA por lotanto

Re1 =12v

100mA= 120Ω

4. Para el voltaje de Feedback se requiere un voltaje de 3,3V para nosobrepasar la senal de rampa, para dicho proposito se coloca un divisorde tension en el pin 3, con una alimentacion de 5V de referencia,proponiendo una resistencia de 5KΩ, para calcular R1:

VR2 = Vi ∗R2

R2 ∗R1

VR2(R2 ∗R1) = Vi ∗R2

R1 =Vi ∗R2

VR2−R2

R1 =5V ∗ 5kΩ

3,3V− 5kΩ = 2575Ω

5. Para el control de tiempo muerto (DTC) se quiere que no sobrepasedel 85 % por lo que se toma ese valor como el 3,3V que se desea desalida, de forma similar se propone un potenciometro con un valor de2kΩ y de forma similar al R1 de feedback se calcula R1 para DTC:

R1 =5V ∗ 2kΩ

3,3V− 2kΩ = 1kΩ

6. Se propusieron los siguientes ciclos de servicio 60, 40 y 25, para loscuales se calcularon los voltajes de la siguiente forma

a) Ciclo de servicio de 60

X = (3,3 ∗ 60)/100 = 1,98

CS = 3,3 − (1,98 + 0,12) = 1,2V

b) Ciclo de servicio de 40

X = (3,3 ∗ 40)/100 = 1,32

CS = 3,3 − (1,32 + 0,12) = 1,86V

2

c) Ciclo de servicio de 25

X = (3,3 ∗ 40)/100 = 0,825

CS = 3,3 − (0,825 + 0,12) = 2,35V

3. Simulaciones

Empleando la herramienta de Orcad Pspice se construyo virtualmente elcircuito de la Figura 1.

Figura 1: TL494 Circuito para la practica.

se obtuvieron las siguientes formas de onda de las simulaciones

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Figura 2: Ciclo de trabajo igual a 60. La senal roja es la salida del PWM.La azul claro es el pico de rampa. La amarilla es el DTC y la azul fuerte esel Vc.

Figura 3: Ciclo de trabajo igual a 40. La senal roja es la salida del PWM.La azul claro es el pico de rampa. La amarilla es el DTC y la azul fuerte esel Vc.

Figura 4: Ciclo de trabajo igual a 25. La senal roja es la salida del PWM.La azul claro es el pico de rampa. La amarilla es el DTC y la azul fuerte esel Vc.

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4. Resultados practicos

Se construyo fısicamente el circuito de la Figura 1, en el laboratorio estable-ciendo los 3 ciclos de servicio propuestos se obtuvieron los resultados que sepresentan a continuacion.

(a) ciclo de trabajo (b) voltaje de control

Figura 5: Ciclo de trabajo de 60

(a) ciclo de trabajo (b) voltaje de control

Figura 6: Ciclo de trabajo de 40

(a) ciclo de trabajo (b) voltaje de control

Figura 7: Ciclo de trabajo de 25

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5. Conclusiones

Ortiz Ruiz Alexis

Esta practica se realizo con el circuito integrado TL494 ya que se puededisenar un PWM.

Una vez que se realizaron los calculos correspondientes lo siguiente fue rea-lizar la simulacion. En la simulacion se tuvieron algunos problemas ya quehabıa componentes que estaban mal conectados. Otro de los problemas den-tro de la simulacion fueron los potenciometros ya que si el SET del pot nose tenıa en el valor adecuado, la simulacion en PSPICE no corrıa, entoncesuna vez propuestos los tres ciclos de servicio el SET del pot se adecuo alvalor y ya corrıa adecuadamente la simulacion.

Ya teniendo el circuito correspondiente montado en el protoboard, con elosciloscopio se midieron las senales del diente de sierra y la de la salida deuno de los dos transistores y se pudo observar que el diente mostraba ruidoası que para resolver este error el profesor nos hizo medir la senal del ali-mentacion del circuito (+12V ) y al medirla se podıa una observar una lınearecta y limpia y al conectarla al circuito era cuando se mostraba el ruido enla diente de sierra. Ası que para resolver este error se coloco un capacitorelectrolıtico de 10µF al voltaje de alimentacion, una vez puesto el capacitorel diente de sierra ya no mostraba ruido. Una vez resuelto este problema yano hubo mayor problema en realizar la practica.

Hay que tener en cuenta varios factores a la hora de realizar el diseno delPWM y uno de ellos es el valor del ciclo de servicio y el valor de DTC yaque estos dos valores nos permitiran hacer un diseno adecuado con el valorde resistencias adecuadas. Otro factor muy importante y que a veces puedeser una equivocacion es que el pin 14 se toma como una entrada cuandoen realidad es una salida de +5V que nos permite generar las tensiones deset point para los amplificadores de error y para el control de tiempo muerto.

Hay que tener cuidado en manejar las corrientes de los transistores ya quela corriente maxima es de 250mA y si esta se sobrepasa se puede llegar aquemar el TL494 ası que la recomendacion es trabajar a una menor corrienteque la maxima y poner una resistencia a la salida del emisor.

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Roman Concha Juan JesusDurante la presente practica se trabajo con el TL494 un integrado que puedegenerar una senal PWM.Despuees de realizar los calculos, uno de los pro-blemas a resolver en el transcurso de la misma fue la simulacion de dichocircuito, debido al modelo y a los potenciometros requeridos, para los cualesse tuvo que calcular un ajuste de SET. Al realizar el armado y las pruebasen laboratorio se presento un ruido en la senal de salida tomada el canal 1del osciloscopio al capacitor externo y el canal 2 a la resistencia de emisorreferenciada a tierra, dicho ruido era introducido por las fuentes de alimen-tacion empleadas, cuya solucion fue la adicion de un capacitor de 10µF alcircuito de vcc a GND. Debe de tomarse en cuenta al disenar el circuito queel integrado presenta voltajes internos por lo que existen variaciones entre elciclo de servicio propuesto y el calculado, otra consideracion es la potencia dela resistencia ya que si no queremos quemar los transistores se debe trabajara una corriente menor al maximo, en este caso menor a 250mA.Por ultimoes importante aclarar que en todo momento se trabajo en modo normal,aunque el dispositivo puede operar en dos modalidades, normal y push-pull,por eso en el canal dos siempre veremos la misma onda sin importar si seconecta al emisor 1 o al emisor 2 (haciendo la correspondiente conexion alcolector).

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6. Anexo

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