Como construir gerador de PWM com componentes discretos (bem fácil) – teoria e prática

Fala pessoal, tudo em com vocês?! Controlar a potência de uma carga é uma tarefa bem corriqueira na eletrônica. Existem diversas formas de realizar esse controle, mas hoje vamos aprender como fazer isso de uma maneira totalmente analógica, utilizando apenas dispositivos discretos e fáceis de encontrar.

O primeiro ponto que precisamos deixar claro é que o controle de uma carga em corrente contínua é realizado através de uma técnica através da qual a tensão média aplicada à mesma pode variar. Essa técnica consiste em obter uma forma de onda na qual a carga estará sendo momentaneamente alimentada com sua tensão nominal e em outros momentos não estará recebendo tensão. A variação desses dois tempos em que a carga recebe e não recebe tensão, irão definir o valor da tensão média aplicada à carga. Essa técnica é conhecida como Modulação por Largura de Pulso (do inglês Pulse Width Modulation), ou simplesmente PWM. Esse sinal PWM é muito comum em diversos outros tipos de circuitos como os que utilizamos para construir inversores de tensão, por exemplo. Dependendo a aplicação esse sinal é obtido através de circuitos digitais dedicados a este fim, entretanto hoje vamos aprender a construir um deles utilizando apenas componentes discretos.

O circuito gerador de PWM que iremos utilizar é baseado no amplificador operacional atuando como comparador. Então com isso, já sabemos que vamos precisar de dois sinais, um para cada uma das entradas do AmpOp.

O primeiro sinal, conhecido como modulante é o sinal de referência que conterá uma relação direta com o valor e comportamento da tensão média que desejamos aplicar à nossa carga. No nosso caso, como iremos trabalhar com cargas em corrente contínua, esse sinal de referência só precisa conter o valor médio da tensão. Por isso, obteremos essa informação através de um divisor de tensão formado por um resistor e um potenciomentro com o qual podemos ajustar esse valor, fazendo com que a carga receba uma tensão média maior ou menor.

O segundo é conhecido como sinal da portadora e é o sinal que será utilizado para “carregar” a informação que contém a tensão média que será entregue a carga. Em geral esse sinal da portadora é um sinal triangular. Para simplificar a construção desse sinal, utilizamos o CI 555 em sua configuração astável. O detalhe é que o sinal de interesse não foi obtido através da saída do dispositivo (pino 3) e sim através da tensão do capacitor do circuito que estabelece a frequência de oscilação da configuração. É sabido que esse sinal não é uma onda triangular e sim um sinal composto por duas funções exponenciais, mas para uma aplicação mais simples, podemos utilizá-lo como sinal da portadora sem nenhum problema.

Definidos os dois sinais, o amplificador operacional realizará a comparação entre os dois fornecendo uma saída com a característica de um sinal PWM, isto é, um sinal digital através do qual é possível controlar os tempos em que este assumirá nível lógico alto (tensão de alimentação positiva do AmpOp) ou nível lógico baixo (tensão de alimentação negativa do AmpOp).

Espero que tenha gostado do vídeo e entendido todos os pontos que apresentei. Caso tenham surgido dúvidas, pode deixar um comentário com as dúvidas que eu vou responder o mais rápido possível. Se gostou do vídeo, curta, compartilhe e se inscreva no canal para acompanhar os nossos novos conteúdos! Até o nosso próximo vídeo.

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