Modulación de ancho de pulso (PWM): cómo funciona y por qué es esencial en electrónica

PWM tiene dos componentes clave que describen su comportamiento: el ciclo de trabajo y la frecuencia.

¿Qué es un ciclo de trabajo?

Un ciclo de trabajo es la fracción de un período, o ciclo completo de encendido y apagado, cuando una señal está activa o encendida.

El ciclo de trabajo se expresa como un porcentaje (%) del tiempo que una señal está encendida durante un período.

Por ejemplo, una señal digital que está en estado encendido durante 3 milisegundos y en estado apagado durante 1 milisegundo tiene un ciclo de trabajo del 75 %, un período de 4 ms y una frecuencia de 250 Hz.

Dado que un ciclo de trabajo determina efectivamente el tiempo de encendido de un pulso dentro de un período, ajustarlo puede controlar la potencia entregada a un dispositivo variando el porcentaje de tiempo que la señal es alta frente a baja.

Esto significa que el ajuste del ciclo de trabajo permite un control preciso sobre los dispositivos sin necesidad de cambiar el voltaje.

El ciclo de trabajo es a menudo el único valor de señal que se puede controlar, ya que el voltaje y la frecuencia en un dispositivo a menudo se establecen y permanecen constantes. En un diseño que utiliza PWM para controlar el suministro de energía, como un elemento calefactor, la medición del ciclo de trabajo también puede indicar que el sistema está funcionando al nivel de potencia correcto.

¿Qué es la frecuencia de conmutación?

La frecuencia de conmutación es la velocidad a la que algo se repite durante un período de tiempo determinado. En nuestro caso, se refiere esencialmente a la frecuencia con la que se enciende y apaga el interruptor por segundo (velocidad de conmutación). La frecuencia generalmente se expresa en Hercios (Hz).

Para controlar una carga, la frecuencia de conmutación PWM debe seleccionarse cuidadosamente para que coincida con una carga o aplicación en particular. Una frecuencia demasiado alta para la aplicación puede provocar el fallo de los componentes de control mecánico. Uno demasiado bajo para la aplicación puede provocar oscilaciones en la carga o generar ruido acústico.

Por ejemplo, si bien la frecuencia se puede establecer baja para un motor eléctrico, es posible que deba ser mucho más alta para un dispositivo de estado sólido como un LED.