تستخدم إضاءة LED على نطاق واسع بسبب فعاليتها ومتانتها وعمرها الطويل. من أصعب الأشياء في استخدام مصابيح LED هو التحكم في سطوعها. هنا ، يعد تعتيم PWM مناسبًا. التحكم في مصابيح LED يعد تعتيم PWM طريقة لتنظيم سطوع LED عن طريق تغيير عرض النبض للتيار الكهربائي. أصبح تعتيم PWM محبوبًا بشكل متزايد كطريقة عملية وفعالة للتحكم في مصابيح LED.
ما هو يعتم PWM؟
تعد قدرة PWM على التحكم في مجموعة متنوعة من الأجهزة في كل مجال من مجالات الإلكترونيات مسؤولة إلى حد كبير عن استخدامها على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات الحديثة. تُستخدم إشارات PWM لتعتيم مصابيح LED ومحركات التحكم وتشغيل مجموعة متنوعة من المعدات الكهربائية المختلفة. ومن ثم ، ما هي وظيفة منهجية PWM؟
PWM هي طريقة لتقليل متوسط القدرة القابلة للتسليم للإشارة الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إكمال الإجراء عن طريق فصل الإشارة بنجاح إلى الأجزاء المكونة لها. من حيث الوظيفة ، يمكن تشغيل وإيقاف التبديل بين الحمل والمصدر بسرعة لتنظيم متوسط التيار والجهد الموفر للحمل.
من خلال تغيير مقدار الوقت الذي تكون فيه الإشارة عالية (تشغيل) أو منخفضة (إيقاف) ، يتيح PWM نطاقًا واسعًا من السطوع (إيقاف). على عكس التعتيم التناظري ، الذي يخفت مصابيح LED عن طريق تغيير طاقة الخرج ، قد تكون إشارة PWM إما في وضع التشغيل أو الإيقاف في أي وقت ، مما يعني أن مصابيح LED إما ستحصل على الجهد الكامل أو لا توجد كهرباء (على سبيل المثال ، توفير 10 فولت بدلاً من 12 فولت إلى تغيير السطوع).
ما هو التخفيض الحالي المستمر (CCR)؟
• تخفيض التيار المستمر توفر تقنية تدفق تيار ثابت إلى LED (CCR). على عكس طريقة PWM ، حيث تتقلب حالة LED بين التشغيل والإيقاف ، فإن LED قيد التشغيل باستمرار. ومع ذلك ، يمكنك التحكم في سطوع LED عن طريق ضبط أو تغيير المستويات الحالية باستخدام CCR.
مزايا طريقة التعتيم CCR:
- مثالي للتطبيقات البعيدة التي تتطلب أطوال أسلاك طويلة ومواصفات EMI الصارمة.
- تحتوي برامج تشغيل CCR على قيود جهد خرج أعلى (60 فولت) من برامج تشغيل PWM (24.8 فولت). تنطبق هذه المواصفات على برامج التشغيل من الفئة 2 المعتمدة من UL للاستخدام في البيئات الجافة والرطبة.
عيوب طريقة التعتيم CCR:
- يؤدي توليد الضوء غير المتسق لمصابيح LED عند التيارات المنخفضة جدًا إلى جعل طريقة CCR غير مناسبة للتطبيقات التي تتطلب تعتيمًا أقل من 10٪ من السطوع الأقصى. في الختام ، فإن أداء LED الناتج عن هذه الطريقة في هذه المستويات الحالية هو دون المستوى.
- يؤدي تيار القيادة المنخفض إلى تدرج غير متناسق.
PWM كإشارة خافتة
دعنا نتوسع في فهمنا الحالي لتعديل عرض النبضة. الآن ، يجب التعرف على PWM كإشارة.
تتكون إشارات تعديل عرض النبضة من متواليات من نبضات على شكل موجة مربعة (PWM). هناك قمم ووديان في شكل موجة كل إشارة. يكون الوقت المحدد عندما تكون قوة الإشارة عالية ، بينما يكون وقت التوقف عندما تكون قوة الإشارة منخفضة.
واجب دورة
تكون دورة العمل عندما يمكن أن تظل الإشارة عالية في مفهوم التعتيم. ومن ثم ، فإن الإشارة لها دورة عمل بنسبة 100٪ إذا كانت قيد التشغيل دائمًا. يمكن ضبط إشارة PWM في الوقت المحدد. عند ضبط دورة عمل PWM على 50٪ ، تعمل الإشارة بنسبة 50٪ من الوقت و 50٪ إيقاف.
تردد
يعد تردد إشارة تعديل عرض النبضة (PWM) مكونًا أساسيًا آخر. يحدد تردد PWM مدى سرعة اكتمال الفترة - مقدار الوقت الذي يستغرقه تشغيل الإشارة وإيقافها - بواسطة إشارة PWM.
PWM كإخراج سائق LED
عندما يتم تحويل إشارة PWM إلى جهد تيار مستمر واستخدامها كملف يقودها سائق الإخراج ، يحدث تعديل عرض النبض. تقوم دائرة خرج PWM بقطع تيارات DC LED بين حالات التشغيل والإيقاف بتردد عالٍ. وبالتالي ، فإن الوميض الذي يتسبب في حدوث تحول في خرج ضوء LED يكون غير مرئي للعين البشرية.
كثيرًا ما يخلط الناس بين بعض الأشياء فيما يتعلق بالتمييز بين خرج PWM وإشارة التعتيم. لذلك دعونا نلاحظ بعض الأشياء.
تنتج الآلية إشارة PWM كإشارة رقمية ، مما يجعلها متسقة على الكابل القابل للتعتيم. في المقابل ، يحدد السائق تيار الخرج من خلال الكشف عن دورة عمل PWM.
محركات تعتيم PWM في السوق
أصبحت محركات تعتيم PWM حاسمة بشكل متزايد لإضاءة LED. ومع ذلك ، من الضروري معرفة أن محركات تعتيم PWM يمكن أن تتحقق بطريقتين مختلفتين ، ودعنا نتعرف عليها.
تعتيم PWM وهمية
الغرض من طريقة التعتيم الوهمي هو تحويل مدخلات PWM إلى إشارة تحكم تناظرية. يوجد مرشح مقاوم مكثف (RC) داخل المحرك.
يقوم مرشح RC بتحويل إشارة PWM إلى جهد DC متناسب بناءً على دورة العمل. يتميز التعتيم الوهمي PWM بأنه بلا ضوضاء ، ولا يوجد ضوضاء عند الخرج لأن تيار LED مستمر.
ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة تمثل مشكلة نظرًا لأن الدقة ضعيفة إذا كانت قيمة ذروة PWM أقل من 10V. علاوة على ذلك ، فإن قيمة مكثف المقاوم (RC) تحد من تردد إشارة PWM.
يعتم الحقيقي PWM
في التعتيم الحقيقي لـ PWM ، يتم تشغيل وإيقاف تيارات LED عند التردد ودورة العمل المحددة. إن وجود MCU أو متحكم دقيق في السائق يمكّن إشارة PWM من الكشف عن ذروة الفولتية. يدعم تعتيم PWM الحقيقي طيفًا أوسع من ترددات PWM.
الميزة الأساسية لتعتيم PWM هي قدرته على الحفاظ على النقطة البيضاء لمخرج LED. بالإضافة إلى ذلك ، يُسمح بمستوى جهد مرجعي مرتفع يتجاوز أخطاء الإزاحة.
يتطلب برنامج تطوير السائق من المستخدمين اختيار وضع تعتيم PWM.
تعديل دورة التشغيل (السطوع) باستخدام PWM
أثناء تشغيل الإمداد وإيقاف تشغيله بسرعة باستخدام إخراج تعديل عرض النبض ، لا تومض مصابيح LED. دورة العمل هو المصطلح المستخدم لوصف قياس سطوع PWM.
دورة العمل هي نسبة وقت تشغيل الدائرة التي تكون قيد التشغيل. يتم التعبير عن دورة العمل كنسبة مئوية ، مع تمثيل 100 بالمائة لألمع حالة ممكنة (تشغيل كامل) ونسب مئوية أقل تؤدي إلى إخراج ضوء LED ضعيف.
تحتوي إشارة PWM على دورة عمل بنسبة 50٪ إذا كانت تعمل بنسبة 50٪ من الوقت وتتوقف بنسبة 50٪ من الوقت. تظهر الإشارة على شكل موجة مربعة ، ويجب أن يكون سطوع الأضواء متوسطًا تقريبًا. عندما تكون النسبة المئوية أكبر من 50٪ ، تقضي الإشارة وقتًا أطول في حالة التشغيل مقارنةً بحالة إيقاف التشغيل ، والعكس صحيح عندما تكون دورة العمل أقل من 50٪.
تعديل عرض النبض (PWM) مقابل التعتيم التناظري لمصابيح LED
مع النمو الهائل لإضاءة LED في السوق ، كان هناك ارتفاع طبيعي في الطلب على محركات LED عالية الكفاءة والمنظمة بدقة. للحفاظ على استراتيجية كفاءة استخدام الطاقة ومرونة الاستخدام النهائي لتصميم LED ، تتطلب مصابيح الشوارع "الذكية" والمصابيح اليدوية واللافتات الرقمية ، من بين استخدامات أخرى ، تيارات يتم التحكم فيها بدقة ، وفي كثير من الحالات ، وظيفة التعتيم.
PWM يعتم
مع تعتيم تعديل عرض النبض (PWM) ، يتم تشغيل وإيقاف تيار LED للحظات. لمنع تأثير الخفقان ، يجب أن يكون تردد التشغيل / الإيقاف أسرع مما يمكن للعين البشرية إدراكه (عادة ما يزيد عن 100 هرتز). يمكن تنفيذ تعتيم PWM من خلال مجموعة متنوعة من الطرق:
- استخدام إشارة PWM لتغيير الجهد مباشرة.
- عن طريق الترانزستور المفتوح
- بواسطة متحكم دقيق.
متوسط التيار لمصباح LED يساوي مجموع التيار الاسمي الإجمالي ودورة العمل الخافتة. يجب على المصمم أيضًا أن يأخذ في الاعتبار التأخيرات في إيقاف تشغيل خرج المحول وبدء تشغيله ، مما يفرض قيودًا على تردد تعتيم PWM ونطاق دورة العمل.
التعتيم التناظري
يشار إلى ضبط مستوى LED الحالي على أنه التعتيم التناظري. يمكن أن يؤدي استخدام جهد تحكم خارجي في التيار المباشر أو التعتيم المقاوم إلى تحقيق ذلك. على الرغم من حقيقة أن التعتيم التناظري يسمح الآن بضبط المستوى ، يمكن أن تتغير درجة حرارة اللون. لا يُنصح بالتعتيم التناظري للتطبيقات التي يكون فيها لون مؤشر LED ضروريًا.
دعنا نلقي نظرة على الاختلافات الأساسية بين PWM والتعتيم التناظري
| PWM يعتم | التعتيم التناظري |
| يتم ضبط السطوع عن طريق تعديل تيار الذروة في السائق | يتم ضبط السطوع عن طريق تغيير DC إلى LED |
| لا تغيير اللون | تغيير اللون المحتمل مع تغيرات LED الحالية |
| مشاكل التدفق الحالية المحتملة | لا يوجد تيار تدفق للجهاز |
| قيود التردد ومخاوف التردد المحتملة | لا مخاوف التردد |
| تغيير خطي للغاية في السطوع | السطوع الخطي ليس جيدًا |
| تقليل الكفاءة الضوئية إلى الكفاءة الكهربائية | أعلى كفاءة ضوئية إلى كهربائية (> لومن لكل واط مستهلك) |
اعتبارات الأجهزة لـ PWM
يتطلب تعتيم PWM اعتبارات معينة عند تطوير النظام (أو لوحة الكمبيوتر الشخصي).
عادة ما يكون السائق ضروريًا مع مصابيح LED من نوع الإضاءة الخلفية بسبب المستوى الحالي. لا يمكن استخدام الإخراج الرقمي ، مثل الناتج من متحكم دقيق ، لقيادته مباشرة.
عادةً ما يتم استخدام ترانزستور من نوع FET (ترانزستور تأثير المجال) ذي المستوى المنطقي المباشر كسائق في العديد من التطبيقات. يجب استخدام المقاوم الموجود على البوابة لتبديل FET للتحكم في تيار البوابة ، والمقاوم ضروري إذا كان التقييد الحالي مطلوبًا. تأكد من البحث عن الفولتية وتيارات القيادة المناسبة للإضاءة الخلفية على ورقة بيانات LCD.
قد يقود برنامج تشغيل LED من نوع التبديل إضاءة LED الخلفية في التيارات الأعلى وبكفاءة أكبر. تعد برامج التشغيل هذه أكثر تعقيدًا ، وغالبًا ما يتولى IC المتخصص وظيفة التبديل. تم تصميم مدخلات PWM على العديد من الدوائر المتكاملة بشكل صريح لتعتيم التطبيقات.
إذا تم استخدام متحكم دقيق ، فيجب توخي الحذر للاتصال بدبوس إخراج يدعم إخراج PWM (مؤقت / عداد) إذا تم استخدام PWM كوظيفة للأجهزة.
PWM - اعتبارات البرامج الثابتة / البرامج
يتطلب تعتيم PWM اعتبارات معينة في تصميم النظام (أو لوحة الكمبيوتر الشخصي).
نظرًا للتيار العالي ، تتطلب مصابيح LED من نوع الإضاءة الخلفية عادةً برنامج تشغيل. لا يمكن استخدام المخرجات الرقمية ، مثل تلك الناتجة عن وحدات التحكم الدقيقة ، لقيادتها مباشرة.
عادةً ما يتم استخدام ترانزستور من النوع المنطقي البسيط (ترانزستور تأثير المجال) كمحرك في مجموعة متنوعة من التطبيقات. يتطلب تبديل FET لتنظيم تيار البوابة وجود مقاومة على البوابة ، والمقاوم مطلوب إذا كان الحد الحالي مطلوبًا. تحقق من ورقة بيانات LCD لمعرفة الفولتية التيارات الدافعة والإضاءة الخلفية الصحيحة.
قد يقود محرك LED من نوع التبديل إضاءة LED الخلفية بشكل أكثر فعالية وفي تيارات أكبر. تعد برامج التشغيل هذه أكثر تعقيدًا ، ويتم التعامل مع وظيفة التبديل بشكل متكرر بواسطة IC متخصص. تم تطوير العديد من مدخلات PWM الخاصة بـ ICs خصيصًا لتطبيقات التعتيم.
إذا تم استخدام PWM كوظيفة للأجهزة ، فيجب الانتباه إلى الاتصال بدبوس إخراج يدعم إخراج PWM (مؤقت / عداد) على متحكم دقيق.
وظائف وتطبيقات PWM
عندما يتم تبديل فترات التشغيل والإيقاف للمفتاح بالنسبة لبعضها البعض ، تزداد كمية الكهرباء التي يتم توصيلها للحمل. كما هو متوقع ، يوفر هذا النوع من التحكم العديد من المزايا.
تعد PWM المقترنة بأقصى تتبع لنقطة الطاقة ، أو MPPT ، إحدى الطرق الأساسية لتقليل إخراج الألواح الشمسية لتسهيل استخدام البطارية لها.
من ناحية أخرى ، تعد PWM مثالية لتشغيل المعدات بالقصور الذاتي ، مثل المحركات ، لأن هذا التبديل الفريد له تأثير أقل عليها. نظرًا للرابط الخطي بين عمل مصابيح LED وفولطية الإدخال ، فإن هذا ينطبق أيضًا على مصابيح LED.
بالإضافة إلى ذلك ، يجب ألا يكون لتردد تبديل PWM أي تأثير على الحمل ، ويجب أن يكون شكل الموجة الناتج سلسًا بما يكفي للتعرف على الحمل.
اعتمادًا على الجهاز ووظيفته ، عادةً ما يختلف تردد التبديل لمصدر الطاقة بشكل كبير. تتطلب النطاقات الكهربائية وإمدادات طاقة الكمبيوتر ومكبرات الصوت تبديل السرعات في نطاق عشرات أو مئات الكيلوهرتز.
ميزة رئيسية أخرى لاعتماد PWM هي فقدان الطاقة المنخفض بشكل لا يصدق في تبديل الأجهزة. عند إيقاف تشغيل المفتاح ، لا يتدفق أي تيار خلاله. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يكون المفتاح قيد التشغيل ويرسل الكهرباء إلى حمله ، هناك انخفاض ضئيل في الجهد عبره.
مقالات ذات صلة
كل ما تحتاج لمعرفته حول تحكم DMX512
كل ما تحتاج لمعرفته حول Triac Dimming لمصابيح LED
كيفية اختيار مصدر طاقة LED المناسب
DMX مقابل DALI Lighting Control: أيهما تختار؟
الدليل النهائي لتعتيم 0-10 فولت
الأسئلة الشائعة
نبذة عامة
يعد تعتيم PWM طريقة بسيطة وغير مكلفة لضبط سطوع مصابيح LED. يتميز تعتيم PWM بمزايا مختلفة على التعتيم التناظري ، بما في ذلك توفير طاقة أعلى ، وتحكم أكثر دقة ، وعمر أطول. ومع ذلك ، فإنه يطرح العديد من المشكلات ، مثل احتمال EMI والحاجة إلى دوائر تبديل عالية التردد. ومع ذلك ، يعد تعتيم PWM تقنية مهمة لتنظيم مصابيح LED ، ويبدو مستقبلها واعدًا.
تصنع LEDYi جودة عالية شرائط LED و LED نيون فليكس. تمر جميع منتجاتنا عبر مختبرات عالية التقنية لضمان أعلى جودة. إلى جانب ذلك ، نحن نقدم خيارات قابلة للتخصيص على شرائط LED ومرن نيون. لذلك ، بالنسبة لشريط LED المتميز و LED نيون فليكس ، اتصل بـ LEDYi في اسرع وقت ممكن!
