پلس کی چوڑائی ماڈلن
PWM یا PWM (Pulse Width Modulation) بوجھ کو بجلی کی فراہمی کو کنٹرول کرنے کا ایک طریقہ ہے۔ کنٹرول نبض کی دہرائی کی مستقل شرح پر نبض کی مدت کو تبدیل کرنے پر مشتمل ہے۔ پلس چوڑائی ماڈیولیشن اینالاگ، ڈیجیٹل، بائنری، اور ٹرنری میں دستیاب ہے۔
پلس چوڑائی ماڈیولیشن کا استعمال الیکٹریکل کنورٹرز کی کارکردگی کو بڑھانا ممکن بناتا ہے، خاص طور پر پلس کنورٹرز کے لیے، جو آج کل مختلف الیکٹرانک آلات کے لیے سیکنڈری پاور سپلائی کی بنیاد بنتے ہیں۔ فلائی بیک اور فارورڈ سنگل، پش پل اور ہاف برج کے ساتھ ساتھ برج سوئچنگ کنورٹرز کو آج PWM کی شراکت سے کنٹرول کیا جاتا ہے، یہ ریزوننٹ کنورٹرز پر بھی لاگو ہوتا ہے۔
پلس چوڑائی ماڈیولیشن آپ کو موبائل فونز، اسمارٹ فونز، لیپ ٹاپس کے مائع کرسٹل ڈسپلے کی بیک لائٹ کی چمک کو ایڈجسٹ کرنے کی اجازت دیتی ہے۔ PWM میں لاگو کیا گیا ہے۔ ویلڈنگ مشینیں، کار کے انورٹرز میں، چارجرز وغیرہ میں۔ آج ہر چارجر اپنے کام میں PWM استعمال کرتا ہے۔
کلیدی موڈ بائی پولر اور فیلڈ ایفیکٹ ٹرانزسٹرز کو جدید ہائی فریکونسی کنورٹرز میں سوئچنگ عناصر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ مدت کا کچھ حصہ ٹرانزسٹر مکمل طور پر کھلا ہے اور مدت کا کچھ حصہ یہ مکمل طور پر بند ہے۔
اور چونکہ عارضی حالتوں میں صرف دسیوں نینو سیکنڈ تک چلتی ہے، اس لیے سوئچ کے ذریعے جاری ہونے والی طاقت سوئچ شدہ پاور کے مقابلے میں چھوٹی ہوتی ہے، اس کے نتیجے میں، سوئچ پر حرارت کی صورت میں جاری ہونے والی اوسط طاقت نہ ہونے کے برابر ہوتی ہے۔ اس صورت میں، بند حالت میں، ایک سوئچ کے طور پر ٹرانزسٹر کی مزاحمت بہت کم ہوتی ہے، اور اس کے پار وولٹیج کا ڈراپ صفر تک پہنچ جاتا ہے۔
کھلی حالت میں، ٹرانزسٹر کی چالکتا صفر کے قریب ہوتی ہے اور کرنٹ عملی طور پر اس میں سے نہیں گزرتا۔ یہ اعلی کارکردگی کے ساتھ کمپیکٹ کنورٹرز بنانا ممکن بناتا ہے، یعنی گرمی کے کم نقصانات کے ساتھ۔ ZCS (زیرو کرنٹ سوئچنگ) گونج کنورٹرز ان نقصانات کو کم کرتے ہیں۔
اینالاگ قسم کے PWM جنریٹرز میں، کنٹرول سگنل ایک اینالاگ کمپیریٹر کے ذریعے تیار کیا جاتا ہے جب، مثال کے طور پر، موازنہ کرنے والے کے الٹنے والے ان پٹ پر ایک مثلث یا ٹرائیوڈ سگنل لاگو ہوتا ہے اور غیر الٹنے والے ان پٹ پر ایک ماڈیولٹنگ مسلسل سگنل کا اطلاق ہوتا ہے۔
آؤٹ پٹ دالیں موصول ہوتی ہیں۔ مستطیل، ان کی تکرار کی شرح آری کی فریکوئنسی (یا مثلثی موج) کے برابر ہے، اور نبض کے مثبت حصے کا دورانیہ اس وقت سے متعلق ہے جس کے دوران ماڈیولنگ ڈی سی سگنل کی سطح غیر الٹنے والے ان پٹ پر لاگو ہوتی ہے۔ موازنہ کرنے والا آری سگنل کی سطح سے اونچا ہے جو الٹا ان پٹ کو کھلایا جاتا ہے۔جب آری وولٹیج ماڈیولنگ سگنل سے زیادہ ہو تو آؤٹ پٹ پلس کا منفی حصہ ہو گا۔
اگر آری کو موازنہ کرنے والے کے غیر الٹنے والے ان پٹ پر لاگو کیا جاتا ہے، اور ماڈیولنگ سگنل کو الٹنے والے پر لاگو کیا جاتا ہے، تو اسکوائر ویو آؤٹ پٹ دالوں کی مثبت قدر ہوگی جب آری کا وولٹیج ماڈیولنگ سگنل کی قدر سے زیادہ ہوگا۔ الٹنے والے ان پٹ پر لاگو ہوتا ہے، اور منفی — جب آری وولٹیج ماڈیولنگ سگنل سے کم ہوتا ہے۔ اینالاگ PWM جنریشن کی ایک مثال TL494 چپ ہے، جو آج کل بڑے پیمانے پر سوئچنگ پاور سپلائیز کی تعمیر میں استعمال ہوتی ہے۔
ڈیجیٹل PWM بائنری ڈیجیٹل ٹیکنالوجی میں استعمال کیا جاتا ہے. آؤٹ پٹ دالیں بھی دو قدروں میں سے صرف ایک لیتی ہیں (آن یا آف) اور اوسط آؤٹ پٹ لیول مطلوبہ تک پہنچ جاتا ہے۔ یہاں N-bit کاؤنٹر کا استعمال کرکے sawtooth سگنل حاصل کیا جاتا ہے۔
PWM ڈیجیٹل ڈیوائسز بھی مستقل فریکوئنسی پر کام کرتی ہیں، لازمی طور پر کنٹرولڈ ڈیوائس کے رسپانس ٹائم سے زیادہ ہوتی ہے، اس اپروچ کو اوور سیمپلنگ کہا جاتا ہے۔ گھڑی کے کناروں کے درمیان، ڈیجیٹل پی ڈبلیو ایم آؤٹ پٹ مستحکم، اونچی یا کم رہتی ہے، یہ ڈیجیٹل کمپیریٹر کے آؤٹ پٹ کی موجودہ حالت پر منحصر ہے، جو کاؤنٹر سگنل کی سطحوں اور تقریباً ڈیجیٹل ایک کا موازنہ کرتا ہے۔
پیداوار 1 اور 0 ریاستوں کے ساتھ دالوں کی ترتیب کے طور پر گھڑی جاتی ہے، گھڑی کی ہر حالت کو الٹ یا نہیں جا سکتا۔ دالوں کی فریکوئنسی قریب آنے والے سگنل کی سطح کے متناسب ہے، اور یکے بعد دیگرے اکائیاں ایک وسیع، لمبی نبض بنا سکتی ہیں۔
نتیجے میں متغیر چوڑائی کی دالیں گھڑی کی مدت کے ملٹیلز ہوں گی، اور فریکوئنسی 1/2NT کے برابر ہوگی، جہاں T گھڑی کی مدت ہے، N گھڑی کے چکروں کی تعداد ہے۔ گھڑی کی تعدد کے لحاظ سے کم تعدد یہاں قابل حصول ہے۔ بیان کردہ ڈیجیٹل جنریشن اسکیم ایک بٹ یا دو سطحی PWM، پلس کوڈڈ PCM ماڈیولیشن ہے۔
یہ دو مرحلوں پر مشتمل پلس کوڈڈ ماڈیولیشن بنیادی طور پر 1/T کی فریکوئنسی اور T یا 0 کی چوڑائی کے ساتھ دالوں کا ایک سلسلہ ہے۔ اوور سیمپلنگ کا استعمال طویل مدت میں اوسط کے لیے کیا جاتا ہے۔ اعلیٰ معیار کا PWM سنگل بٹ پلس ڈینس ماڈیولیشن کے ذریعے حاصل کیا جاتا ہے، جسے پلس فریکوئنسی ماڈیولیشن بھی کہا جاتا ہے۔
ڈیجیٹل پلس چوڑائی ماڈیولیشن میں، مستطیل ذیلی پلسیں جو مدت کو بھرتی ہیں مدت میں کہیں بھی ظاہر ہو سکتی ہیں، اور پھر صرف ان کی تعداد مدت کے لیے سگنل کی اوسط قدر کو متاثر کرتی ہے۔ لہذا اگر ہم مدت کو 8 حصوں میں تقسیم کرتے ہیں، تو نبض کے مجموعے 11001100، 11110000، 11000101، 10101010، وغیرہ۔ اسی مدت کا اوسط دے گا، لیکن انفرادی اکائیاں کلیدی ٹرانجسٹر کے ڈیوٹی سائیکل کو بھاری بناتی ہیں۔
الیکٹرانکس کی روشنیاں، PWM کی بات کرتے ہوئے، میکانکس سے ملتی جلتی تشبیہ دیتی ہیں۔ اگر آپ انجن کو آن یا آف کرنے کے بعد انجن کے ساتھ بھاری فلائی وہیل کو موڑ دیتے ہیں، تو فلائی وہیل یا تو گھومتی رہے گی اور گھومتی رہے گی یا انجن بند ہونے پر رگڑ کی وجہ سے رک جائے گی۔
لیکن اگر انجن کو چند سیکنڈ فی منٹ کے لیے آن کیا جائے تو ایک خاص رفتار سے جڑواں ہونے کی وجہ سے فلائی وہیل کی گردش برقرار رہے گی۔ اور انجن جتنا لمبا چلتا ہے، فلائی وہیل کی گردش کی رفتار اتنی ہی زیادہ ہوتی ہے۔تو PWM کے ساتھ، ایک آن اور آف سگنل (0 اور 1) آؤٹ پٹ پر آتا ہے اور نتیجہ اوسط قدر ہوتا ہے۔ وقت کے ساتھ ساتھ دالوں کے وولٹیج کو مربوط کرنے سے، ہم دالوں کے نیچے کا رقبہ حاصل کرتے ہیں، اور کام کرنے والے جسم پر اثر وولٹیج کی اوسط قدر کے ساتھ کام کے برابر ہوگا۔
اس طرح کنورٹرز کام کرتے ہیں، جہاں ہر سیکنڈ میں ہزاروں بار سوئچنگ ہوتی ہے، اور فریکوئنسی میگاہرٹز کی اکائیوں تک پہنچ جاتی ہے۔ خصوصی PWM کنٹرولرز بڑے پیمانے پر توانائی کی بچت کے لیمپ، بجلی کی فراہمی، کی گٹیوں کو کنٹرول کرنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ موٹرز کے لیے فریکوئنسی کنورٹرز وغیرہ
نبض کے دورانیے کی کل مدت کا آن ٹائم (نبض کا مثبت حصہ) کے تناسب کو ڈیوٹی سائیکل کہا جاتا ہے۔ لہذا، اگر ٹرن آن ٹائم 10 μs ہے، اور دورانیہ 100 μs ہے، تو 10 kHz کی فریکوئنسی پر، ڈیوٹی سائیکل 10 ہوگا، اور وہ لکھتے ہیں کہ S = 10۔ ریورس ڈیوٹی سائیکل کو ڈیوٹی کہا جاتا ہے۔ سائیکل، انگریزی میں ڈیوٹی سائیکل یا مختصر کے لیے ڈی سی۔
تو، دی گئی مثال کے لیے، DC = 0.1 چونکہ 10/100 = 0.1۔ نبض کی چوڑائی کی ماڈیولیشن کے ساتھ، نبض کے ڈیوٹی سائیکل کو ایڈجسٹ کر کے، یعنی براہ راست کرنٹ کو تبدیل کر کے، کسی الیکٹرانک یا دیگر برقی ڈیوائس، جیسے موٹر کے آؤٹ پٹ پر مطلوبہ اوسط قدر حاصل کی جاتی ہے۔