概念と仕組み
もし、ライトが「オン」の状態がTサイクルでTonの時間を占める場合、デューティサイクルはD＝Ton/Tです。ライトが点灯した際の電圧を変更する方法と、「オン」時間の比率を変更する方法は異なります。
電圧を急速にオンオフする際、または、大きな熱的または機械的な慣性を持つ物体を扱う場合、その効果は平均化する傾向があります。しかし、ゆっくりとした切り替えの場合、変動は顕著に見られます。
関係式と成立条件
理想的なPWMの平均電圧は0からVの間の値DVです。目的の応答時間定数とスイッチング周波数比を変更することで、リップルを比較します。
LED の明るさとモーターの速度の実際の関係は、必ずしも線形ではない。これは、電流経路、負荷トルク、および摩擦を無視する相対的な応答モデルとは異なる。
仮想実験で読み取る変化
理想PWMの平均電圧はデューティ比と供給電圧の積です。
LEDの明るさは電圧に比例する近似です。モーターの負荷トルクと起動摩擦は省略します。 実際の電源・コンセント・高電圧では再現せず、画面上で実験しましょう。
重要な関係式と記号
Vavg = DV · τ y′ + y = u(t)
| 記号 | 意味 | 単位 |
|---|---|---|
| D | デューティ比Ton/T | 0~1 |
| T | スイッチング周期 | s |
| τ | 制御対象の応答の時定数 | s |
例で確かめる
デューティ比50%・電源6 Vを保ち、100 Hzから500 Hzに変えると平均電圧はいくら？
3 V
よくある誤解
- 平均電圧が等しい場合、スイッチング波形または瞬間電流も等しくなる、というわけではありません。