Die bedeutendste Ansteuerungs-Methode der Elektronik? Pulsweitenmodulation einfach erklärt
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- เผยแพร่เมื่อ 2 มิ.ย. 2024
- Pulsweitenmodulation - kurz PWM - ist die vermutlich wichtigste Ansteuerungs- und Modulationsmethode in der Elektronik. Egal ob beim Dimmen von LEDs, der Übertragung von Signalen oder dem Ansteuern von Elektromotoren: Die Anwendungen von PWM sind extrem vielfältig. Die Funktionsweise ist, dass eine Gleichspannung mit einer hohen Frequenz zu- und abgeschaltet wird und so ein Rechtecksignal mit einstellbarer Pulsweite entsteht. Die Details, zwei konkrete Beispiele für deine Projekte (Schaltung und Arduino) und welche Rolle der sogenannte Duty Cycle spielt, erfährst du in diesem Video💡😉!
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TIMESTAMPS:
0:00 Was ist Pulsweitenmodulation?
0:35 Funktionsweise PWM (Erklärung Periodendauer, Frequenz, Tastgrad)
2:50 Anwendungen von PWM
5:25 Anwendungsbeispiele für Praxisprojekte
Du erklärst mega verständlich. Würde mich über viele weitere verständliche Videos freuen. Würde mich über Drehstrom Videos und Dreieck Stern Umwandlung sehr freuen. :)
Hi, sehr gut aufbereitetes Video 👍 Gerne mehr zum NE555. Deine Arbeit ist sehr wertvoll!
Danke für das Video super erklärt. Kannst du bitte ein Video zu deiner gezeigten Schaltung machen.
Dankeschön 🙏🏼
Hallo sehr gut und anschaulich erklärt , besten Dank! Und ja ich bin an einem sehr interessanten PWM-Projekt am knobeln und es ist nicht ganz trivial.
Danke sehr, hast du eine spezifische Frage? Vielleicht kann ich dir einen Hinweis geben.
Grüße
Tobias
Ich möchte die Leistung eines Drehtstromgenerators bzw. dessen Erregerwicklung mit PWM steuern. Und zwar so , dass der Generator durch eine Last mit einem sehr geringen Innenwiderstand thermisch / elektrisch nicht überlastet werden kann.@@Elektrotechnik-einfach
2:45 Der U_Mittelwert müsste hier 12V*0,75 = 9V statt 8V betragen oder?
Super Video, vielen Dank!
:'D oh man, Tatsache...
Wirklich gut erklärt, danke. Welches Programm wurde für das Schaltbild benutzt? Ist es kostenlos?
Gerne, das Programm ist EAGLE. Im Moment noch kostenlos, wird aber leider in ein kostenpflichtiges Abo überführt. Eine kostenlose Alternative ist KiCAD.
VG
Tobias
Bruder ja , ich habe einfach morgen nur eine Prüfung und mein Lehrer ist so schlecht im erklären , daß ich mir das selber vom Internet bei bringen muss
Hallo. Ich habe das Osziloskob HM312 ein 2-Strahler. Der hat aber kein Komponententester eingebaut.
Ich suche schon lange ein Komponententester zum nachträglichen Bau dafür. Kann mir da weitergeholfen werden.
Ich finde Deine Beträge sehr gut, weiter so ........
Was meinst du mit "Komponententester"? Tester für Dioden und Transistoren zum Beispiel?
Hallo, och wollte mit dem Osziloskob die Bauteile testen. Da kein kKomponententester eingebaut ist, wollte ich es nachrüsten, Ein Zusatzgerät für den Oszie. Mir Fehlt nur der Schaltplan dafür. Danke auch für die schnelle Antwort, und ein frohes Fest.
Danke danke für die gute Erklärung. Ich hab noch ein kleines Problem und zwar ich hab zwei BWM Signale erzeugt um zwei Mosfets anzusteuern. Die Mosfets sollen abwechselnd geschaltet werden. Wie kann ich ein PWM Signal verschieben? Also zur Zeit umstellen
Gerne : ).
Wie sieht denn deine Ansteuerungsschaltung aus? Arduino? Diskrete analoge Schaltung?
Das ist doch die Methode, die bei zum Beispiel einer LED Deckenlampe verwendet wird, um keine Verlustleistungen durch einen Vorwiderstand zu haben, oder?
Dimmen von LEDs ist eine Anwendung, ja. Für eine LED wird in der Regel aber trotzdem ein Vorwiderstand benötigt...
PWM ist eine feine Sache. Das Charmante an der Leistungssteuerung mittels PWM ist, dass man selbst sehr hohe Leistungen relativ verlustleistungsarm steuern kann. Genau deswegen macht man es auch. Man muss bei der Leistungssteuerung nicht mehr einen bestimmten Spannungsabfall bei hohem Strom erzeugen. Man schaltet einfach den linearen Bereich zwischen 0 und 1 weg.
Bei high fließt ein hoher Strom über den geringen Kanalwiderstand eines MOSFET. Bei Low fällt die komplette Spannung über dem MOSFET ab und es fließt (nahezu) kein Strom. Nur im Zeitintervall des Umschaltvorgangs treten mitunter enorm hohe Verlustleistungen auf. Dieses versucht man deshalb so kurz wie möglich zu machen.
Hier geht es z.B. um einige 10 Nanosekunden bei typischen Pulsfrequenzen von 100 kHz. Auf diese Weise schafft man es bei Schaltleistungen von 1 kW die Verlustleistung bei einigen W zu halten.
Vlt noch zur berühmten Freilaufdiode. Schon wenn es um einige induktiv befrachtete 10 W geht hat die Freilaufdiode ausgedient. Man bekommt durch diese dann echte Probleme mit der elektromagnetischen Verträglichkeit. Die Freilaufdioden müssen nämlich verdammt schnell schalten können und das können sie auch, insbesondere wenn es Schottky- oder Fast-Recovery-Dioden sind.
Schnelle Stromänderungen auf Leitungen führen zu leistungsstarken elektromagnetischen Effekten, die weitergeleitet oder abgestrahlt werden können. Diese muss man bändigen. Deshalb muss man ein so genanntes Snubber-Netzwerk benutzen, um die Energie nicht als elektromagnetische Welle weiterzuleiten oder abzustrahlen, sondern in Wärme umzuwandeln.
Hallo gkdresden,
schöne inhaltliche Anmerkungen zum Video. Das Thema Freilaufdiode habe ich übrigens im vorherigen Video behandelt.
Eine Ergänzung zum Thema "Umschaltvorgänge versucht man so kurz wie möglich zu machen": Aus Verlustleistungssicht ja, jedoch kann insbesondere eine zu schnelle Spannungsänderung du/dt der Drain-Source Spannung für EMV-Probleme sorgen wie kapazitive Einkopplung in andere Netze oder Abstrahlung. Daher sind dem "schnell Schalten" auch Grenzen gesetzt, selbst wenn es der MOSFET aufgrund neuester Technologie wie Silizium-Carbid zulassen würde.
Grüße
Tobias
@@Elektrotechnik-einfach "Daher sind dem "schnell Schalten" auch Grenzen gesetzt".
Bedingt. Es ist immer eine Frage der Umschaltleistung und der Frequenz, die bestimmt, wie weit die EM überhaupt kommt. Conducted emissions kann man gut in ihrer Reichweite durch Drosselinduktivitäten begrenzen. Sie können jedoch innerhalb der PWM-Schaltung und ihrer perpheren Regelschaltungen jede Menge unangenehme Überraschungen bringen.
Radiated emissions sind eine Frage von Frequenz und Leitungslängen hinter dem "Verstärker". Bis 100 MHz sind sie ziemlich unkritisch, da man hier schon meterlange "Antennen" braucht.
Kritisch sind die höheren Harmonischen dieser Rechteck-Impulse. In kleinen Schaltnetzteilen zumeist kein Problem, wenn man vor dem Netzkabel eine Gleichtaktdrossel hat. Bei größeren Schaltnetzteilen kann das Problem recht heftig werden, weil die Schaltleistungen so hoch sind, dass immer noch genug Power in den höheren Harmonischen steckt. Hier braucht man geerdete Metallgehäuse.
Die EMV ist bei leistungsstarken Schaltnetzteilen auch einer der Gründe, weshalb man bei der PWM-Frequenz lieber etwas runter geht. Üblich sind hier 20 bis 100 kHz. Ein anderer Grund ist die Verlustleistung. Bei solchen Netzteilen geht die Verlustleistung ziemlich linear mit der PWM-Frequenz. Die Verlustleistung im leitenden Zustand bleibt dagegen gering und konstant.
Hallo - wenn Du einen Modelleisenbahner nach PWM fragst, kommen leuchtende Augen. Stichwort - Loksteuerung bei digitalfrahrenden Lokomotiven und natürlich Übermittlung digitaler Informationen. So ein Video wäre super. LG aus dem Norden- Rainer
Hi Rainer,
freut mich dich mal wieder in den Kommentaren zu sehen!
VG
Tobias
Hoi Tobias
Wie immer interessant und sehr gut dargestellt !
Grosses Lob von mir: Du bist einer von wenigen Kanalbetreiber, der Nachkommastellen richtig ausspricht 👍!
Einen kleinen Wunsch hätte ich noch: Vllt wenn Du mal Lust und Zeit hast könntest Du mal erklären wie ein BMS (Balancer) funzt. Welche Prinzipien es gibt, dass das BMS es schafft, die Ladeschlussspannung auf die 2. Nachkommastelle aller Zellen zu laden/entladen. Hab noch kein Video dazu gesehen.
LG Roger
Hi Roger,
freut mich mal wieder von dir in den Kommentarbereichen zu lesen : ) - und danke für das Lob! Mit Batteriemanagementsystemen habe ich mich noch nie im Detail beschäftigt, aber ich schreibe es gerne mal auf die Video-Wunschliste. Meinst du BMS allgemein für alle Anwendungen oder für etwas spezielles wie E-Mobilität?
VG
Tobias
Nur die Funktionsprinzipien meine ich...@@Elektrotechnik-einfach