पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेशन (पीडब्लूएम) एक पावर कंट्रोल तकनीक है जो इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल के प्रभावी आउटपुट को एक निश्चित आवृत्ति पर तेजी से स्विच करके समायोजित करती है। कुल चक्र में "चालन" समय के अनुपात को समायोजित करके, डिजिटल सिग्नल स्रोत लगातार बदलते एनालॉग वोल्टेज स्तरों का अनुकरण कर सकता है, जिससे लोड को प्रदान की गई औसत ऊर्जा को नियंत्रित किया जा सकता है।
अधिक मोटे तौर पर कहें तो, मॉड्यूलेशन तकनीक सर्किट या सिस्टम के व्यवहार को प्रभावित करने के लिए विद्युत तरंग रूप या एन्कोडिंग जानकारी को विद्युत तरंग रूप में बदलने को संदर्भित करती है। व्यावहारिक इलेक्ट्रॉनिक उत्पादों में, इसका मतलब सिग्नल को आकार देना है ताकि वह डेटा संचारित कर सके या डिवाइस तक पहुंचने वाले वोल्टेज या करंट के परिमाण को प्रबंधित कर सके। इस सिद्धांत को मोटर ड्राइव, लाइटिंग डिमिंग, ऑडियो सिस्टम, साथ ही पावर रूपांतरण या बैटरी चार्जिंग सर्किट में व्यापक रूप से लागू किया गया है।
हालाँकि PWM, आयाम मॉड्यूलेशन (AM), और फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन (FM) आयाम या आवृत्ति की सिग्नल धारणा को नियंत्रित करने के लिए मुख्य रणनीतियाँ हैं, यह लेख विशेष रूप से PWM पर चर्चा करेगा।
पीडब्लूएम बुनियादी बातें - कर्तव्य चक्र और स्विचिंग आवृत्ति
जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, पीडब्लूएम लोड पर वितरित प्रभावी वोल्टेज और करंट को समायोजित करके तरंग रूप बनाता है। यह पूरी तरह से चालू और पूरी तरह से बंद स्थितियों के बीच स्विच करने के लिए स्विचिंग डिवाइस (आमतौर पर ट्रांजिस्टर) को जल्दी से चलाकर हासिल किया जाता है। प्रत्येक स्थिति में स्विचिंग डिवाइस के होल्डिंग समय को बदलकर, सिस्टम उच्च-स्तरीय और निम्न-स्तरीय अंतराल की सापेक्ष अवधि के माध्यम से जानकारी को एन्कोड करता है।
वास्तव में, पीडब्लूएम प्रत्येक स्विचिंग चक्र में डिवाइस को पूर्ण बिजली आपूर्ति वोल्टेज प्राप्त करने में लगने वाले समय को बदलकर अपनी शुद्ध विद्युत शक्ति को सीमित करता है। 'चालन समय' बढ़ाने से औसत आउटपुट वोल्टेज बढ़ जाएगा, जबकि 'चालन समय' कम करने से लोड का प्रभावी वोल्टेज स्तर कम हो जाएगा। इस व्यवहार को दो मुख्य मापदंडों द्वारा वर्णित किया जा सकता है: कर्तव्य चक्र और स्विचिंग आवृत्ति।
कर्तव्य चक्र उस समय के अनुपात को दर्शाता है जब एक सिग्नल पूर्ण तरंग रूप चक्र के भीतर सक्रिय या उच्च-स्तरीय स्थिति में होता है। यह अनुपात आमतौर पर प्रतिशत (%) के रूप में व्यक्त किया जाता है, जो दर्शाता है कि प्रत्येक चक्र के दौरान आउटपुट कितने समय तक चालू (प्रभावी) स्थिति में रहता है। उदाहरण के लिए, यदि डिजिटल तरंग 3 मिलीसेकंड के लिए उच्च स्तर और 1 मिलीसेकंड के लिए निम्न स्तर बनाए रखती है, तो कुल अवधि 4 मिलीसेकंड है, कर्तव्य चक्र 75% है, और संबंधित स्विचिंग आवृत्ति 250 हर्ट्ज है।
चूंकि कर्तव्य चक्र सीधे प्रत्येक पल्स सक्रिय अनुभाग की अवधि निर्धारित करता है, कर्तव्य चक्र को संशोधित करने से वास्तविक बिजली आपूर्ति वोल्टेज को बदले बिना उच्च-स्तरीय समय के अनुपात को निम्न-स्तर के समय में बदलकर लोड को वितरित प्रभावी शक्ति को नियंत्रित किया जा सकता है। कई प्रणालियों में, वोल्टेज और आवृत्ति निश्चित पैरामीटर हैं, और कर्तव्य चक्र मुख्य समायोज्य नियंत्रण चर है। पीडब्लूएम संचालित हीटिंग तत्वों जैसे अनुप्रयोगों में, कर्तव्य चक्र की निगरानी सिस्टम द्वारा प्रदान किए गए अपेक्षित बिजली स्तर को निर्धारित करने के लिए एक विश्वसनीय संकेतक के रूप में भी काम कर सकती है।
स्विचिंग आवृत्ति किसी निश्चित समय अवधि के भीतर किसी घटना को दोहराए जाने की संख्या का वर्णन करती है। यहां, यह PWM सिग्नल को चलाने वाले स्विचिंग डिवाइस द्वारा प्रति सेकंड निष्पादित "ऑन-ऑफ" चक्रों की संख्या को संदर्भित करता है। यह आवृत्ति हर्ट्ज़ (हर्ट्ज) में मापी जाती है और पूरे ऑपरेटिंग चक्र के दौरान बिजली स्तर की साइकिल चालन गति का प्रतिनिधित्व करती है।
लोड के अपेक्षित प्रदर्शन को सुनिश्चित करने के लिए, उपयुक्त पीडब्लूएम स्विचिंग आवृत्ति का चयन करना आवश्यक है। यदि किसी विशिष्ट अनुप्रयोग के लिए निर्धारित आवृत्ति बहुत अधिक है, तो रिले या कुछ प्रकार के एक्चुएटर जैसे यांत्रिक घटक तेज़ स्विचिंग गति प्राप्त करने में सक्षम नहीं हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप समय से पहले विफलता हो सकती है। इसके विपरीत, कम स्विचिंग आवृत्ति पर शोर, कंपन या नियंत्रित उपकरणों की अस्थिरता जैसे प्रतिकूल प्रभाव हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, हालांकि मोटर चलाने के लिए अपेक्षाकृत कम आवृत्तियाँ स्वीकार्य हैं, एलईडी जैसे ठोस-अवस्था भार को बिना झिलमिलाहट के सुचारू रूप से संचालित करने के लिए आमतौर पर काफी अधिक स्विचिंग आवृत्तियों की आवश्यकता होती है।