Μπορείτε να ρυθμίσετε την ταχύτητα περιστροφής του άξονα ενός κινητήρα μεταγωγέα χαμηλής ισχύος συνδέοντάς τον σε σειρά στο κύκλωμα τροφοδοσίας του. Αλλά αυτή η επιλογή δημιουργεί πολύ χαμηλή απόδοση και επιπλέον δεν υπάρχει δυνατότητα ομαλή αλλαγή της ταχύτητας περιστροφής.
Το κύριο πράγμα είναι ότι αυτή η μέθοδος μερικές φορές οδηγεί σε πλήρη διακοπή του ηλεκτροκινητήρα σε χαμηλή τάση τροφοδοσίας. Ελεγκτής ταχύτητας ηλεκτροκινητήρα Τα κυκλώματα DC που περιγράφονται σε αυτό το άρθρο δεν έχουν αυτά τα μειονεκτήματα. Αυτά τα κυκλώματα μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν με επιτυχία για την αλλαγή της φωτεινότητας των λαμπτήρων πυρακτώσεως 12 volt.
Η ταχύτητα περιστροφής αλλάζει από τη μεταβλητή αντίσταση R5, η οποία αλλάζει τη διάρκεια των παλμών. Δεδομένου ότι το πλάτος των παλμών PWM είναι σταθερό και ίσο με την τάση τροφοδοσίας του ηλεκτροκινητήρα, δεν σταματά ποτέ ακόμη και σε πολύ χαμηλή ταχύτητα περιστροφής.
Είναι παρόμοιο με το προηγούμενο, αλλά ο λειτουργικός ενισχυτής DA1 (K140UD7) χρησιμοποιείται ως κύριος ταλαντωτής.
Αυτός ο op-amp λειτουργεί ως γεννήτρια τάσης που παράγει παλμούς τριγωνικού σχήματος και έχει συχνότητα 500 Hz. Η μεταβλητή αντίσταση R7 ρυθμίζει την ταχύτητα περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα.
Είναι μοναδικό, είναι χτισμένο πάνω. Ο κύριος ταλαντωτής λειτουργεί με συχνότητα 500 Hz. Το πλάτος του παλμού, και επομένως οι στροφές του κινητήρα, μπορούν να αλλάξουν από 2% σε 98%.
Το αδύνατο σημείο σε όλα τα παραπάνω σχήματα είναι ότι δεν διαθέτουν στοιχείο για τη σταθεροποίηση της ταχύτητας περιστροφής όταν το φορτίο στον άξονα του κινητήρα συνεχούς ρεύματος αυξάνεται ή μειώνεται. Μπορείτε να επιλύσετε αυτό το πρόβλημα χρησιμοποιώντας το ακόλουθο διάγραμμα:
Όπως οι περισσότεροι παρόμοιοι ρυθμιστές, το κύκλωμα αυτού του ρυθμιστή έχει μια κύρια γεννήτρια τάσης που παράγει τριγωνικούς παλμούς με συχνότητα 2 kHz. Ολόκληρη η ιδιαιτερότητα του κυκλώματος είναι η παρουσία θετικής ανάδρασης (POS) μέσω των στοιχείων R12, R11, VD1, C2, DA1.4, η οποία σταθεροποιεί την ταχύτητα περιστροφής του άξονα του ηλεκτροκινητήρα όταν το φορτίο αυξάνεται ή μειώνεται.
Όταν ρυθμίζετε ένα κύκλωμα με έναν συγκεκριμένο κινητήρα, αντίσταση R12, επιλέξτε ένα βάθος PIC στο οποίο δεν εμφανίζονται αυτοταλαντώσεις της ταχύτητας περιστροφής όταν αλλάζει το φορτίο.
Σε αυτά τα κυκλώματα, είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν οι ακόλουθες αντικαταστάσεις εξαρτημάτων ραδιοφώνου: τρανζίστορ KT817B - KT815, KT805. Το KT117A μπορεί να αντικατασταθεί με KT117B-G ή 2N2646. Λειτουργικός ενισχυτής K140UD7 σε K140UD6, KR544UD1, TL071, TL081; χρονόμετρο NE555 - S555, KR1006VI1; μικροκύκλωμα TL074 - TL064, TL084, LM324.
Όταν χρησιμοποιείτε πιο ισχυρό φορτίο, το τρανζίστορ κλειδιού KT817 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα ισχυρό τρανζίστορ πεδίου, για παράδειγμα, IRF3905 ή παρόμοιο.
Παρουσιάζουμε έναν απλό σχεδιασμό ενός ρυθμιστή ισχύος, το κύκλωμα του οποίου είναι χτισμένο σε ένα χρονόμετρο 555 που λειτουργεί σε λειτουργία PWM. Τα τρανζίστορ IRF3205 είναι ελεγχόμενα στοιχεία, με τα τρανζίστορ να συνδέονται παράλληλα για μείωση της αντίστασης και βελτίωση της απαγωγής θερμότητας.
Η τάση από τον μετασχηματιστή διορθώνεται από μια γέφυρα 50 A που είναι τοποθετημένη στο ψυγείο. Τροφοδοτείται περαιτέρω στον σταθεροποιητή 8 V και στη συνέχεια στο κύκλωμα ελέγχου. Η συσκευή έπρεπε να λειτουργήσει με πολλά αλογόνα 12V 50W.
Παρεμπιπτόντως, μπορείτε να μειώσετε αποτελεσματικά τη θέρμανση των τρανζίστορ μειώνοντας τη συχνότητα μεταγωγής - αυτό αξίζει να προσέξετε.
Σε πλήρη φωτεινότητα θα υπάρχει ρεύμα φόρτισης περίπου 25Α. Επομένως, δώστε ιδιαίτερη προσοχή στους βιδωτούς συνδέσμους. Τα καλώδια με διατομή 1,5 mm2 είναι επίσης ανεπαρκή για τόσο μεγάλο ρεύμα.
Φυσικά, είναι καλύτερο να αλλάζετε πύλες με τάση περίπου 10 - 12 V (όχι περισσότερο από 15 V για την ασφάλεια των τρανζίστορ MOS) από 6 V, τουλάχιστον για να είστε σίγουροι για τον κορεσμό τους στην κατάσταση ενεργοποίησης. Και η υψηλότερη τάση σημαίνει επίσης ότι οι πύλες ανακυκλώνονται ταχύτερα, με αποτέλεσμα μικρότερους μεταβατικούς χρόνους, γεγονός που μειώνει την απώλεια ισχύος σε αυτές. Εάν δεν είναι κορεσμένα, τότε η θερμότητα που παράγεται σε αυτά με υψηλή ισχύ λειτουργίας θα κάνει τα τρανζίστορ να ζεσταθούν πολύ.
Για να αυξήσετε την τάση ελέγχου, αρκεί να συνδέσετε το R3 απευθείας στην πηγή ισχύος και όχι στον σταθεροποιητή. Για να επιταχύνετε την εναλλαγή, προτείνουμε να τοποθετήσετε έναν πυκνωτή 0,1 μF παράλληλα με το R2 και, εάν είναι απαραίτητο, μια πρόσθετη αντίσταση στη σειρά μπροστά από αυτήν την παράλληλη σύνδεση, προκειμένου να ελαχιστοποιηθούν τα ρεύματα όταν ο πυκνωτής αποφορτίζεται.
Αντί για την αντίσταση R3, είναι ακόμη καλύτερο να εγκαταστήσετε αντιστάσεις 5-10 Ohm στις πύλες mosfet και να χρησιμοποιήσετε πιο ισχυρά διπολικά τρανζίστορ, για παράδειγμα, την οικογένεια BD136 - BD140 των αντίστοιχων τύπων αγωγιμότητας.
Για ελεγκτές ταχύτητας κινητήρα συνεχούς ρεύματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε αυτό το κύκλωμα που φαίνεται παραπάνω. Δεν χρειάζεται να χρησιμοποιήσετε τρανζίστορ ελέγχου εδώ. Το Mosfet μπορεί να συνδεθεί παράλληλα προσθέτοντας μία αντίσταση 30 ohm στην πύλη κάθε τρανζίστορ. Μπορείς να πληρώσεις.
Διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM, αγγλική συντομογραφία PWM - Pulse-Width Modulation) είναι μια μέθοδος κωδικοποίησης ενός αναλογικού σήματος αλλάζοντας το πλάτος (διάρκεια) των ορθογώνιων παλμών της συχνότητας φορέα. Το σχήμα 1 δείχνει τυπικά γραφήματα ενός σήματος PWM.
Δεδομένου ότι με το PWM η συχνότητα παλμού, και επομένως η περίοδος (T), παραμένει αμετάβλητη, όταν το πλάτος του παλμού (t) μειώνεται, η παύση μεταξύ των παλμών αυξάνεται (Εικ. 16) και αντίστροφα, όταν ο παλμός επεκτείνεται, η παύση στενεύει ( Εικ. 1γ).
Εάν το σήμα PWM διέρχεται μέσω ενός φίλτρου χαμηλής διέλευσης (LPF), τότε το επίπεδο τάσης DC στην έξοδο του φίλτρου θα καθοριστεί από τον κύκλο λειτουργίας των παλμών PWM. Ο κύκλος λειτουργίας Q είναι ο λόγος της περιόδου παλμού T προς τη διάρκειά τους t, δηλ. Τύπος:
Το αντίστροφο του κύκλου λειτουργίας, το οποίο βρίσκεται επίσης στη βιβλιογραφία, ονομάζεται «συντελεστής πλήρωσης» (K3). Ο σκοπός του φίλτρου χαμηλής διέλευσης δεν είναι να περάσει τη φέρουσα συχνότητα PWM στην έξοδο.
Το ίδιο το φίλτρο μπορεί να αποτελείται από ένα απλό ενσωματωμένο κύκλωμα RC ή να απουσιάζει εντελώς, για παράδειγμα, εάν το φορτίο έχει επαρκή αδράνεια.
Ρύζι. 1. Προγράμματα λειτουργίας PWM.
Έτσι, χρησιμοποιώντας δύο λογικά επίπεδα «1» και «0» μπορείτε να λάβετε οποιαδήποτε ενδιάμεση τιμή του αναλογικού σήματος. Η διαμόρφωση πλάτους παλμού χρησιμοποιείται ευρέως στα σύγχρονα ηλεκτρονικά, για παράδειγμα, σε τροφοδοτικά μεταγωγής ή σε συσκευές επεξεργασίας ψηφιακών σημάτων ήχου. Περιγράφεται ένας διαμορφωτής πλάτους παλμού σε ένα μόνο τσιπ CMOS.
Κατασκευάζεται με βάση δύο λογικά στοιχεία (Εικ. 2) του μικροκυκλώματος K176LP1 (Εικ. 3), το οποίο ονομάζεται καθολικό λογικό στοιχείο (ξένο ανάλογο - CD4007).
Η ευελιξία του IC έγκειται στο γεγονός ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τρία ανεξάρτητα στοιχεία NOT, και ως στοιχείο ZIL-NOT (Εικ. 3β), και ως στοιχείο NOT με μεγάλο συντελεστή διακλάδωσης (Εικ. 3β).
Ρύζι. 2. Διαμορφωτής πλάτους παλμού σε ένα μόνο τσιπ CMOS.
Ρύζι. 3. Δομή του μικροκυκλώματος K176LP1.
Το μικροκύκλωμα περιέχει έξι τρανζίστορ MOS, τα τρία από τα οποία (VT1...VT3) είναι με κανάλι p, τα άλλα τρία (VT4...VT6) είναι με κανάλι p. Η τάση τροφοδοσίας παρέχεται στις ακίδες 14 (+9 V) και 7 (κοινές), οι ακίδες 6, 3 και 10 είναι είσοδοι, οι υπόλοιπες είναι έξοδοι.
Λογικά στοιχεία με διαφορετικούς λειτουργικούς σκοπούς λαμβάνονται με αντίστοιχες συνδέσεις ακίδων εισόδου και εξόδου. Ο διαμορφωτής (Εικ. 2) αλλάζει τον κύκλο λειτουργίας των παλμών του ταλαντωτή σύμφωνα με την τάση ελέγχου.
Η ρύθμιση του κύκλου λειτουργίας εξασφαλίζεται με τη διακοπή της αντίστασης χρονισμού R2 με την αντίσταση των καναλιών των τρανζίστορ πεδίου VT1 και VT2 που περιλαμβάνονται στο μικροκύκλωμα.
Ο κύκλος λειτουργίας κυμαίνεται από 1 έως 99% της περιόδου συχνότητας λειτουργίας. Το μειονέκτημα αυτής της γεννήτριας είναι αναξιόπιστη εκκίνηση όταν μειώνεται η χωρητικότητα του πυκνωτή χρονισμού C1 (με αύξηση της συχνότητας παραγωγής).
Για να εξαλειφθεί αυτό το μειονέκτημα, προτείνω την εφαρμογή ενός διαμορφωτή πλάτους παλμού χρησιμοποιώντας τρία λογικά στοιχεία (Εικ. 4). Η γεννήτρια τριών στοιχείων ξεκινά σε κάθε περίπτωση και ο πυκνωτής απλώς μειώνει τη συχνότητά της. Ο διαμορφωτής πλάτους παλμού είναι χτισμένος στο μικροκύκλωμα DD2 και στον μετατροπέα DD1.
Τα τρανζίστορ πεδίου VT1 και VT2 από το μικροκύκλωμα συνδέονται μέσω των διόδων VD1 και VD2 παράλληλα με την αντίσταση R2.
Ρύζι. 4. Διαμορφωτής πλάτους παλμού με χρήση τριών λογικών στοιχείων.
Όταν η στάθμη στην έξοδο της γεννήτριας είναι υψηλή, ανοίγει η δίοδος VD2, δηλ. Η αντίσταση n-καναλιού VT2 συνδέεται παράλληλα με το R2. Ομοίως, η αντίσταση του καναλιού p VT1 περνά μέσω VD1 παράλληλα με το R2 σε χαμηλό επίπεδο στην έξοδο της γεννήτριας.
Ο διαμορφωτής πλάτους παλμού αλλάζει τον κύκλο λειτουργίας των παλμών της γεννήτριας σύμφωνα με την τάση ελέγχου. Η ίδια η αλλαγή στη συχνότητα ταλάντωσης εξαρτάται ελάχιστα από τον κύκλο λειτουργίας, επειδή Η αντίσταση καναλιού ενός τρανζίστορ αυξάνεται και του άλλου μειώνεται σε οποιαδήποτε τιμή της τάσης ελέγχου. Έτσι, η μέση τιμή της αντίστασης της αντίστασης διακλάδωσης R2 κατά την περίοδο παραμένει σταθερή.
Η αύξηση της τάσης ελέγχου που παρέχεται στον διαμορφωτή οδηγεί σε αύξηση της διάρκειας των παλμών εξόδου, μείωση - αντίστροφα. Η συχνότητα ταλάντωσης παραμένει αμετάβλητη. Αυτή η γεννήτρια μπορεί να παράγει ένα σήμα με συχνότητα έως και 10 MHz.
V. Kalashnik, Voronezh. E-mail: kalaviv[a]mail.ru. RM-07-12.
Βιβλιογραφία:
Οι αρχές του ελέγχου και της διαμόρφωσης παλμών συζητούνται στο Κεφάλαιο. 4 χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός απλού κυκλώματος ρυθμιστή DC. Ταυτόχρονα, δίνονται ορισμοί των κύριων τύπων διαμόρφωσης παλμών που χρησιμοποιούνται στη θεωρία των συστημάτων γραμμικών παλμών, οι οποίοι αντιστοιχούν στην πρακτική ελέγχου των μετατροπέων παλμικού DC.
Ωστόσο, η διαμόρφωση πλάτους παλμού των τάσεων ή των ρευμάτων στους μετατροπείς AC έχει έναν ελαφρώς διαφορετικό ορισμό στα ηλεκτρονικά ισχύος, λαμβάνοντας υπόψη τα χαρακτηριστικά του PWM κατά την επίλυση προβλημάτων μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας με χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος. Όπως ορίζεται στο IEC 551-16-30, η διαμόρφωση πλάτους παλμού είναι ένας έλεγχος παλμού στον οποίο το πλάτος ή η συχνότητα των παλμών, ή και τα δύο, διαμορφώνονται εντός μιας περιόδου της θεμελιώδους συχνότητας για να παραχθεί μια συγκεκριμένη κυματομορφή τάσης εξόδου. Στις περισσότερες περιπτώσεις, το PWM εκτελείται για να εξασφαλιστεί η ημιτονοειδής τάση ή το ρεύμα, δηλαδή η μείωση του επιπέδου των υψηλότερων αρμονικών σε σχέση με την κύρια (πρώτη) αρμονική, και ονομάζεται ημιτονοειδές. Υπάρχουν οι ακόλουθες κύριες μέθοδοι για τη διασφάλιση της ημιτονικότητας: αναλογικό PWM και οι τροποποιήσεις του. επιλεκτική (επιλεκτική) καταστολή υψηλότερων αρμονικών. υστέρηση ή διαμόρφωση δέλτα.
διανυσματική διαμόρφωση χώρου.
Η κλασική εκδοχή της οργάνωσης ενός αναλογικού ημιτονοειδούς PWM είναι η αλλαγή του πλάτους των παλμών που σχηματίζουν την τάση εξόδου (ρεύμα) συγκρίνοντας ένα σήμα τάσης ενός δεδομένου σχήματος, που ονομάζεται αναφορά ή αναφορά, με ένα τριγωνικό σήμα τάσης με υψηλότερη συχνότητα και καλείται φέρον σήμα. Το σήμα αναφοράς διαμορφώνει και καθορίζει το απαιτούμενο σχήμα της τάσης εξόδου (ρεύμα). Υπάρχουν πολλές τροποποιήσεις αυτής της μεθόδου στην οποία τα σήματα διαμόρφωσης αντιπροσωπεύονται από ειδικές συναρτήσεις εκτός από ένα ημιτονοειδές κύμα. Οι σημειώσεις της διάλεξης θα συζητήσουν διάφορα βασικά κυκλώματα που εξηγούν αυτές τις μεθόδους PWM.
Η μέθοδος επιλεκτικής καταστολής υψηλότερων αρμονικών εφαρμόζεται επί του παρόντος με επιτυχία χρησιμοποιώντας ελεγκτές μικροεπεξεργαστή που βασίζονται σε λογισμικό. Η διαμόρφωση υστέρησης βασίζεται στις αρχές της «παρακολούθησης» ρελέ ενός σήματος αναφοράς, για παράδειγμα, μιας ημιτονοειδούς κυματομορφής. Στον απλούστερο τεχνικό σχεδιασμό της, αυτή η μέθοδος συνδυάζει τις αρχές του PWM και του PFM (διαμόρφωση συχνότητας παλμών). Ωστόσο, μέσω ειδικών μέτρων κυκλώματος είναι δυνατό να σταθεροποιηθεί η συχνότητα διαμόρφωσης ή να περιοριστεί το εύρος της αλλαγής της.
Η μέθοδος διαμόρφωσης διανύσματος χώρου βασίζεται στη μετατροπή ενός συστήματος τριφασικής τάσης σε διφασικό και στη λήψη ενός γενικευμένου διανύσματος χώρου. Το μέγεθος αυτού του διανύσματος υπολογίζεται σε στιγμές που καθορίζονται από τις θεμελιώδεις και διαμορφωτικές συχνότητες. Θεωρείται πολλά υποσχόμενο για τον έλεγχο τριφασικών μετατροπέων, ιδίως όταν χρησιμοποιείται σε ηλεκτρικούς κινητήρες. Ταυτόχρονα, είναι από πολλές απόψεις παρόμοιο με το παραδοσιακό ημιτονοειδές PWM.
Τα συστήματα ελέγχου που βασίζονται στο PWM επιτρέπουν όχι μόνο να παρέχουν ένα ημιτονοειδές σχήμα των μέσων τιμών της θεμελιώδους αρμονικής τάσης ή ρεύματος, αλλά και να ελέγχουν τις τιμές του πλάτους, της συχνότητας και της φάσης. Εφόσον σε αυτές τις περιπτώσεις ο μετατροπέας χρησιμοποιεί πλήρως ελεγχόμενους διακόπτες, καθίσταται δυνατή η υλοποίηση της λειτουργίας των μετατροπέων AC (DC) μαζί με το δίκτυο AC και στα τέσσερα τεταρτημόρια τόσο σε ανορθωτική όσο και σε αναστροφική λειτουργία με οποιαδήποτε δεδομένη τιμή του θεμελιώδους συντελεστή αρμονικής ισχύος cosφ σε εύρος από -1 έως 1. Επιπλέον, με την αύξηση της φέρουσας συχνότητας, διευρύνονται οι δυνατότητες αναπαραγωγής ρεύματος και τάσης δεδομένου σχήματος στην έξοδο των μετατροπέων. Αυτό σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ενεργά φίλτρα για να καταστείλετε υψηλότερες αρμονικές.
Θα εξετάσουμε τους κύριους ορισμούς που χρησιμοποιούνται στην περαιτέρω παρουσίαση χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της εφαρμογής της πρώτης μεθόδου σε μονοφασικό κύκλωμα ημιγέφυρας ενός μετατροπέα τάσης (Εικ. 8.1, ΕΝΑ). Σε αυτό το διάγραμμα υπό όρους τα κλειδιά μικρό1 Και μικρό2 αντιπροσωπεύονται από πλήρως ελεγχόμενα στοιχεία μεταγωγής, συμπληρωμένα από διόδους συνδεδεμένες σε σειρά και παράλληλα με αυτά. Οι δίοδοι σειράς αντικατοπτρίζουν τη μονοκατευθυντική αγωγιμότητα των διακοπτών (για παράδειγμα, τρανζίστορ ή θυρίστορ) και οι παράλληλες δίοδοι παρέχουν αγωγιμότητα αντίστροφων ρευμάτων με ενεργό-επαγωγικό φορτίο.
Διαγράμματα αναφοράς, διαμόρφωση uΜ(θ) και φορέας uΤα σήματα H (θ) φαίνονται στο Σχ. 8.1, σι. Σχηματισμός βασικών παλμών ελέγχου μικρό 1 και μικρό 2 πραγματοποιείται σύμφωνα με την ακόλουθη αρχή. Στο uΜ (θ) > uΗ(θ) κλειδί μικρό 1 είναι ενεργοποιημένο, α μικρό 2 απενεργοποιημένο. Στο u M(θ)< u H (θ) οι βασικές καταστάσεις αντιστρέφονται: μικρό 2 - on, a μικρό 1 - εκτός. Έτσι, δημιουργείται μια τάση στην έξοδο του μετατροπέα με τη μορφή δύο πολικών παλμών. Σε πραγματικά κυκλώματα για την εξάλειψη της ταυτόχρονης αγωγιμότητας των διακοπτών μικρό 1 και μικρό 2, θα πρέπει να παρέχεται μια ορισμένη καθυστέρηση μεταξύ των στιγμών παραγωγής σημάτων για την ενεργοποίηση αυτών των πλήκτρων. Προφανώς, το πλάτος του παλμού εξαρτάται από την αναλογία των πλατών του σήματος uΜ(θ) και uΗ(θ). Η παράμετρος που χαρακτηρίζει αυτή τη σχέση ονομάζεται δείκτης διαμόρφωσης πλάτους και προσδιορίζεται από τον τύπο (8.1):
, (8.1.)
Οπου UΜ μ και U H m - μέγιστες τιμές του σήματος διαμόρφωσης uΜ(θ) και σήμα φορέα uΗ(θ) αντίστοιχα.
Ρύζι. 8.1. Μονοφασικός μετατροπέας τάσης ημιγέφυρας: ΕΝΑ- σύστημα σι– διαγράμματα τάσης για διαμόρφωση παλμών
Φέρουσα συχνότητα uΤο H(θ) είναι ίσο με τη συχνότητα μεταγωγής φάπλήκτρα H μικρό 1 και μικρό 2 και συνήθως υπερβαίνει σημαντικά τη συχνότητα του σήματος διαμόρφωσης φάΜ. Λόγος συχνότητας φάΧέρι φάΤο M είναι ένας σημαντικός δείκτης της αποτελεσματικότητας της διαδικασίας διαμόρφωσης και ονομάζεται δείκτης διαμόρφωσης συχνότητας, ο οποίος καθορίζεται από τον τύπο (8.2):
Σε μικρές αξίες Μ φάσήματα uΜ(θ) και uΤο H(θ) πρέπει να συγχρονίζεται για την αποφυγή ανεπιθύμητων υποαρμονικών. Β ως μέγιστη τιμή Μου, που καθορίζει την ανάγκη για συγχρονισμό, έχει οριστεί Μ φά = 21. Προφανώς, με συγχρονισμένα σήματα ο συντελεστής Μ φάείναι σταθερή τιμή.
Από το διάγραμμα στο Σχ. 8.1 φαίνεται ότι το πλάτος της πρώτης αρμονικής της τάσης εξόδου UΤο am 1 μπορεί να παρουσιαστεί, λαμβάνοντας υπόψη το (8.1), στην ακόλουθη μορφή (8.3):
(8.3)
Σύμφωνα με το (8.3) στο Μ a = 1 πλάτος της πρώτης αρμονικής της τάσης εξόδου είναι ίσο με το ύψος του ορθογωνίου μισού κύματος Uδ/2. Η χαρακτηριστική εξάρτηση της σχετικής τιμής της πρώτης αρμονικής της τάσης εξόδου από την τιμή του M a φαίνεται στο Σχ. 8.2, από το οποίο είναι σαφές ότι η αλλαγή Μ a από 0 έως 1 γραμμικά και εξαρτάται από το πλάτος Uείμαι 1. Οριακή τιμή ΜΤο α καθορίζεται από την αρχή του τύπου της υπό εξέταση διαμόρφωσης, σύμφωνα με την οποία η μέγιστη τιμή U am 1 περιορίζεται από το ύψος του ημικύματος ενός ορθογώνιου σχήματος, ίσο με Uδ/2. Με περαιτέρω αύξηση του συντελεστή Μμια διαμόρφωση οδηγεί σε μη γραμμική αύξηση του πλάτους U am 1 στη μέγιστη τιμή που καθορίζεται από το σχηματισμό μιας ορθογώνιας τάσης στην έξοδο του μετατροπέα, η οποία στη συνέχεια παραμένει αμετάβλητη.
Η επέκταση της ορθογώνιας συνάρτησης σε μια σειρά Fourier δίνει τη μέγιστη τιμή (8,4):
(8.4)
Αυτή η τιμή περιορίζεται από την τιμή του δείκτη Μ a, που ποικίλλει στο εύρος από 0 έως περίπου 3. Προφανώς, η συνάρτηση στο διάστημα a-b τιμές από 1 έως 3,2 είναι μη γραμμική (Εικ. 8.2). Ο τρόπος λειτουργίας σε αυτή την ενότητα ονομάζεται υπερδιαμόρφωση.
Εννοια Μ φάκαθορίζεται από την επιλογή της συχνότητας σήματος φορέα u H (θ) και επηρεάζει σημαντικά τα τεχνικά χαρακτηριστικά του μετατροπέα. Καθώς αυξάνεται η συχνότητα, οι απώλειες μεταγωγής στους διακόπτες ισχύος των μετατροπέων αυξάνονται, αλλά ταυτόχρονα βελτιώνεται η φασματική σύνθεση της τάσης εξόδου και απλοποιείται η λύση στο πρόβλημα του φιλτραρίσματος υψηλότερων αρμονικών που προκαλούνται από τη διαδικασία διαμόρφωσης. Ένας σημαντικός παράγοντας για την επιλογή μιας τιμής φά H σε πολλές περιπτώσεις είναι η ανάγκη διασφάλισης της τιμής του στο εύρος συχνοτήτων ήχου άνω των 20 kHz. Κατά την επιλογή φά H θα πρέπει επίσης να λάβετε υπόψη το επίπεδο των τάσεων λειτουργίας του μετατροπέα, την ισχύ του και άλλες παραμέτρους.
Ρύζι. 8.2. Εξάρτηση της σχετικής τιμής του πλάτους της θεμελιώδους αρμονικής της τάσης εξόδου από τον δείκτη διαμόρφωσης πλάτους για ένα μονοφασικό κύκλωμα ημιγέφυρας
Η γενική τάση εδώ είναι μια αύξηση στις τιμές του M φάμετατροπείς χαμηλής ισχύος και χαμηλής τάσης και αντίστροφα. Η επιλογή λοιπόν Μ φάείναι ένα πολυκριτηριακό πρόβλημα βελτιστοποίησης.
Διαμόρφωση παλμού με στοχαστική διαδικασία. Η χρήση του PWM στους μετατροπείς σχετίζεται με την εμφάνιση υψηλότερων αρμονικών σε διαμορφωμένες τάσεις και ρεύματα. Επιπλέον, στη φασματική σύνθεση αυτών των παραμέτρων, οι πιο σημαντικές αρμονικές εμφανίζονται σε συχνότητες που είναι πολλαπλάσια του δείκτη διαμόρφωσης συχνότητας Μ φάκαι αρμονικές με φθίνοντα πλάτη ομαδοποιημένες γύρω τους σε πλευρικές συχνότητες. Οι υψηλότερες αρμονικές μπορούν να προκαλέσουν τα ακόλουθα κύρια προβλήματα:
η εμφάνιση ακουστικού θορύβου.
επιδείνωση της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας (EMC) με άλλες ηλεκτρικές συσκευές ή συστήματα.
Οι κύριες πηγές ακουστικού θορύβου είναι τα ηλεκτρομαγνητικά εξαρτήματα (τσοκ και μετασχηματιστές), τα οποία εκτίθενται σε ρεύμα και τάση που περιέχουν υψηλότερες αρμονικές με συχνότητες στην περιοχή ήχου. Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ο θόρυβος μπορεί να συμβεί σε ορισμένες συχνότητες όπου οι υψηλότερες αρμονικές είναι μεγαλύτερες. Παράγοντες που προκαλούν θόρυβο, όπως η μαγνητοσυστολή, κάνουν πιο δύσκολη την επίλυση προβλημάτων ΗΜΣ. Τα προβλήματα ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας μπορεί να προκύψουν σε μεγάλο εύρος συχνοτήτων, ανάλογα με την ευαισθησία EMI των ηλεκτρικών συσκευών. Παραδοσιακά, χρησιμοποιούνται σχεδιαστικές και τεχνολογικές λύσεις για τη μείωση των επιπέδων θορύβου και παθητικά φίλτρα έχουν χρησιμοποιηθεί για τη διασφάλιση της EMC.
Ως μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση για την επίλυση αυτών των προβλημάτων, εξετάζονται μέθοδοι που σχετίζονται με την αλλαγή της φύσης της φασματικής σύνθεσης των διαμορφωμένων τάσεων και ρευμάτων. Η ουσία αυτών των μεθόδων είναι η ισοπέδωση του φάσματος συχνοτήτων και η μείωση του εύρους των έντονων αρμονικών λόγω της στοχαστικής κατανομής τους σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων. Αυτή η τεχνική μερικές φορές ονομάζεται «λεύκανση» του φάσματος συχνοτήτων. Η συγκέντρωση της ενέργειας παρεμβολής μειώνεται σε συχνότητες όπου οι αρμονικές μπορούν να έχουν μέγιστες τιμές. Η εφαρμογή αυτών των μεθόδων δεν σχετίζεται με καμία επίπτωση στα εξαρτήματα του τμήματος ισχύος των μετατροπέων και στις περισσότερες περιπτώσεις περιορίζεται από λογισμικό με μικρές αλλαγές στο σύστημα ελέγχου.
Ας εξετάσουμε εν συντομία τις αρχές εφαρμογής αυτών των μεθόδων. Το PWM βασίζεται στην αλλαγή του κύκλου λειτουργίας γ= tΚαι / Τ n, Οπου tκαι - διάρκεια παλμού. Τ n- την περίοδο σχηματισμού του. Συνήθως αυτές οι ποσότητες, καθώς και η θέση του παλμού στο διάστημα περιόδου Τ nείναι σταθερές σε συνθήκες σταθερής κατάστασης. Τα αποτελέσματα PWM ορίζονται ως ενσωματωμένες μέσες τιμές. Σε αυτή την περίπτωση, οι ντετερμινιστικές τιμές του t και και, συμπεριλαμβανομένης της θέσης παλμού, καθορίζουν τη δυσμενή φασματική σύνθεση των διαμορφωμένων παραμέτρων. Εάν στα μεγέθη αυτά δοθεί ένας τυχαίος χαρακτήρας διατηρώντας μια δεδομένη τιμή του γ, τότε οι διεργασίες γίνονται στοχαστικές και η φασματική σύνθεση των διαμορφωμένων παραμέτρων αλλάζει. Για παράδειγμα, ένας τέτοιος τυχαίος χαρακτήρας μπορεί να δοθεί στη θέση της ώθησης tκαι στο διάστημα της περιόδου T n ή παρέχουν μια στοχαστική αλλαγή στην τελευταία. Για το σκοπό αυτό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια γεννήτρια τυχαίων αριθμών, η οποία επηρεάζει την κύρια γεννήτρια συχνότητας διαμόρφωσης φά
Οι οθόνες υγρών κρυστάλλων (LCD) χρησιμοποιούνται σε μεγάλη ποικιλία περιβαλλόντων, επομένως είναι επιθυμητό να παράγονται οθόνες που να μπορούν να ρυθμιστούν στη φωτεινότητα και να είναι κατάλληλες για χρήση τόσο σε συνθήκες φωτός όσο και σε σκοτεινές συνθήκες. Στη συνέχεια, ο χρήστης θα μπορεί να προσαρμόσει την οθόνη σε ένα άνετο επίπεδο φωτεινότητας ανάλογα με τις συνθήκες λειτουργίας της και τον γενικό φωτισμό.
Οι κατασκευαστές συνήθως αναφέρουν τη μέγιστη φωτεινότητα της οθόνης στις προδιαγραφές μιας οθόνης, αλλά είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τα χαμηλότερα επίπεδα φωτεινότητας στα οποία μπορεί να λειτουργεί η οθόνη - καθώς είναι απίθανο να θέλετε να τη χρησιμοποιήσετε στη μέγιστη φωτεινότητα. Αν και οι προδιαγραφές συχνά περιλαμβάνουν τιμές έως 500 cd/m², πιθανότατα θα θέλετε να χρησιμοποιήσετε την οθόνη σε φωτεινότητα που είναι κάπως πιο άνετη για τα μάτια σας.
Ως υπενθύμιση, σε κάθε κριτική μας στο tftcentral.co.uk δοκιμάζουμε το πλήρες εύρος της μείωσης του φωτισμού και των σχετικών τιμών φωτεινότητας. Κατά τη βαθμονόμηση, προσπαθούμε επίσης να ρυθμίσουμε τη φωτεινότητα της οθόνης στα 120 cd/m², που είναι το συνιστώμενο επίπεδο για μια οθόνη LCD υπό κανονικές συνθήκες φωτισμού. Αυτό σας βοηθά να πάρετε μια ιδέα για το πώς να ρυθμίσετε το επίπεδο φωτεινότητας στο οποίο πιθανότατα θα θέλετε να το χρησιμοποιείτε σε καθημερινή βάση.
Τόσο στην περίπτωση του οπίσθιου φωτισμού λαμπτήρων φθορισμού (CCFL) όσο και της διόδου εκπομπής φωτός (LED), η αλλαγή της φωτεινότητας της οθόνης επιτυγχάνεται με τη μείωση της συνολικής φωτεινής απόδοσης του οπίσθιου φωτισμού. Επί του παρόντος, η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος για τη μείωση του φωτισμού του οπίσθιου φωτισμού είναι η διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM), η οποία χρησιμοποιείται σε οθόνες επιτραπέζιων υπολογιστών και φορητών υπολογιστών εδώ και πολλά χρόνια. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος δεν είναι χωρίς προβλήματα και με την εμφάνιση οθονών υψηλής φωτεινότητας και τον πολλαπλασιασμό του οπίσθιου φωτισμού LED, οι παρενέργειες του PWM έχουν γίνει πιο αισθητές από πριν και σε ορισμένες περιπτώσεις, το PWM μπορεί να προκαλέσει γρήγορη οπτική κόπωση άτομα που είναι ευαίσθητα σε αυτό.
Ο σκοπός αυτού του άρθρου δεν είναι να σας ειδοποιήσει, αλλά να σας πει πώς λειτουργεί το PWM, γιατί χρησιμοποιείται και πώς να δοκιμάσετε την οθόνη σας για να δείτε αυτά τα εφέ πιο καθαρά.
Η διαμόρφωση πλάτους παλμού (PWM) είναι μια μέθοδος μείωσης της αντιληπτής φωτεινότητας στις οθόνες, που λειτουργεί με γρήγορη ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του οπίσθιου φωτισμού. Αυτή η περιοδική παροχή παλμών συμβαίνει συνήθως σε σταθερή συχνότητα και η αναλογία της διάρκειας του τμήματος κάθε κύκλου κατά το οποίο είναι αναμμένος ο οπίσθιος φωτισμός προς τη συνολική διάρκεια του κύκλου ονομάζεται κύκλος λειτουργίας (το αντίστροφο του κύκλου λειτουργίας). . Με την αλλαγή του κύκλου λειτουργίας, επιτυγχάνεται αλλαγή στη συνολική απόδοση φωτός του οπίσθιου φωτισμού. Σε οπτικό επίπεδο, αυτός ο μηχανισμός λειτουργεί επειδή ο οπίσθιος φωτισμός εναλλάσσεται μεταξύ των καταστάσεων ενεργοποίησης και απενεργοποίησης αρκετά γρήγορα ώστε ο χρήστης να μην παρατηρεί το τρεμόπαιγμα επειδή είναι πέρα από το όριο σύντηξης τρεμοπαίζει (περισσότερα για αυτό παρακάτω).
Παρακάτω μπορείτε να δείτε γραφήματα της απόδοσης φωτός του οπίσθιου φωτισμού σε πολλούς κύκλους χρησιμοποιώντας το «ιδανικό» PWM. Η μέγιστη φωτεινή έξοδος του οπίσθιου φωτισμού σε αυτό το παράδειγμα είναι 100 cd/m² και η αντιληπτή φωτεινότητα για συντελεστές πλήρωσης 90%, 50% και 10% είναι 90, 50 και 10 cd/m², αντίστοιχα. Η αναλογία μεταξύ του ελάχιστου και του μέγιστου επιπέδου φωτεινότητας κατά τη διάρκεια ενός κύκλου ονομάζεται βάθος διαμόρφωσης και σε αυτή την περίπτωση είναι 100%. Λάβετε υπόψη ότι κατά τη διάρκεια του κύκλου στο παράδειγμα που δίνεται, η φωτεινότητα του οπίσθιου φωτισμού είναι στο μέγιστο.
Συντ. 90% γέμιση 
Συντ. πλήρωση 50% 
Συντ. πλήρωση 10% 
Αναλογικά (μη PWM) γραφήματα που αντιστοιχούν στα αντιληπτά επίπεδα φωτεινότητας παρουσιάζονται παρακάτω. Δεν υπάρχει διαμόρφωση εδώ.
Σταθερή φωτεινότητα 90% 
Σταθερή φωτεινότητα 50% 
Σταθερή φωτεινότητα 10% 
Οι κύριοι λόγοι για τη χρήση του PWM είναι η ευκολία εφαρμογής του, για την οποία ο οπίσθιος φωτισμός χρειάζεται μόνο τη δυνατότητα συχνής ενεργοποίησης και απενεργοποίησης, καθώς και το ευρύ φάσμα πιθανών τιμών φωτεινότητας που παρέχεται με τη βοήθειά του.
Είναι δυνατό να μειωθεί η φωτεινότητα των οπίσθιων φωτιστικών CCFL μειώνοντας το ρεύμα που διαρρέει τη λάμπα, αλλά μόνο κατά το ήμισυ, λόγω των αυστηρών απαιτήσεων ρεύματος και τάσης. Αυτό καθιστά το PWM τον μόνο απλό τρόπο για να επιτύχετε μεγάλο εύρος dimming. Ένας λαμπτήρας CCFL συνήθως ελέγχεται από έναν μετατροπέα, ο οποίος ανάβει και σβήνει σε συχνότητα δεκάδων kilohertz, η οποία είναι πέρα από το τρεμόπαιγμα που είναι αντιληπτό από τον άνθρωπο. Ωστόσο, το PWM λειτουργεί συνήθως σε πολύ χαμηλότερη συχνότητα, περίπου 175 Hz, η οποία μπορεί να προκαλέσει αξιοσημείωτα τεχνουργήματα εικόνας.
Η φωτεινότητα των οπίσθιων φωτιστικών LED μπορεί να ρυθμιστεί σε μεγάλο εύρος αλλάζοντας το ρεύμα που διέρχεται από αυτούς, αν και ως αποτέλεσμα η θερμοκρασία χρώματος αλλάζει ελαφρώς. Αυτή η αναλογική προσέγγιση για την αλλαγή της φωτεινότητας των LED είναι επίσης ανεπιθύμητη λόγω του γεγονότος ότι τα βοηθητικά κυκλώματα πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τη θερμότητα που παράγεται από τα LED. Όταν είναι ενεργοποιημένα, τα LED θερμαίνονται, γεγονός που μειώνει την αντίστασή τους και αυξάνει περαιτέρω το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτά. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε ταχεία αύξηση του ρεύματος στα εξαιρετικά φωτεινά LED και να προκαλέσει αστοχία τους. Με τη χρήση PWM, το ρεύμα μπορεί να εξαναγκαστεί να διατηρείται σε σταθερό επίπεδο κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας, με αποτέλεσμα η θερμοκρασία χρώματος να είναι πάντα η ίδια και να μην υπάρχει υπερένταση.
Ενώ το PWM είναι ελκυστικό για τους κατασκευαστές για τους λόγους που περιγράφονται παραπάνω, μπορεί επίσης να παράγει δυσάρεστα οπτικά εφέ εάν χρησιμοποιείται απρόσεκτα. Για να καταλάβουμε τι βλέπουμε, πρέπει να δούμε το τρεμόπαιγμα των πραγματικών οθονών. Ακολουθεί ένα βίντεο με τον οπίσθιο φωτισμό CCFL που επιβραδύνθηκε 40 φορές, κάνοντας το τρεμόπαιγμα πιο ορατό. Ακριβώς κάτω από αυτό εμφανίζονται γραφήματα των αλλαγών στη φωτεινότητα των στοιχείων RGB κατά τη διάρκεια ενός κύκλου. Η συγκεκριμένη οθόνη έχει ρυθμιστεί στην ελάχιστη φωτεινότητά της, όπου το τρεμόπαιγμα θα πρέπει να είναι πιο έντονο.
Όπως φαίνεται από το βίντεο και τα αντίστοιχα γραφήματα, κατά τη διάρκεια ενός κύκλου η συνολική φωτεινότητα αλλάζει κατά περίπου 4 φορές. Είναι ενδιαφέρον ότι το χρώμα του οπίσθιου φωτισμού αλλάζει επίσης σημαντικά κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου. Αυτό οφείλεται πιθανότατα στο γεγονός ότι οι φώσφοροι στο CCFL έχουν διαφορετικούς χρόνους απόκρισης, οπότε μπορούμε να συμπεράνουμε ότι ο φώσφορος που εμπλέκεται στην παραγωγή μπλε φωτός μπορεί να ανάβει και να σβήνει πιο γρήγορα από ότι για άλλα χρώματα. Η χρήση φωσφόρων σημαίνει επίσης ότι ο οπίσθιος φωτισμός θα συνεχίσει να εκπέμπει φως για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου αφού ο οπίσθιος φωτισμός σβήσει στο τέλος του κύκλου λειτουργίας και παρέχει ένα πιο σταθερό επίπεδο φωτός (λιγότερη διαμόρφωση) από ό,τι θα γινόταν διαφορετικά. Λάβετε υπόψη ότι το χρώμα του μέσου όρου του χρόνου παραμένει αμετάβλητο.
Το τρεμόπαιγμα του οπίσθιου φωτισμού LED είναι συνήθως πολύ πιο αισθητό από το τρεμόπαιγμα του οπίσθιου φωτισμού CCFL στον ίδιο κύκλο λειτουργίας, επειδή τα LED μπορούν να ανάβουν και να σβήνουν πολύ πιο γρήγορα και δεν συνεχίζουν να ανάβουν μετά την απενεργοποίηση του ρεύματος. Αυτό σημαίνει ότι όπου ο οπίσθιος φωτισμός CCFL παρουσίαζε μια αρκετά ομαλή διακύμανση στη φωτεινότητα, η έκδοση LED εμφανίζει πιο ευκρινείς μεταβάσεις μεταξύ των καταστάσεων ενεργοποίησης και απενεργοποίησης. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο, πολύ πρόσφατα, το θέμα του PWM άρχισε να τίθεται στο Διαδίκτυο και σε κριτικές με φόντο την εμφάνιση ολοένα και περισσότερων οθονών με οπίσθιο φωτισμό LED που βασίζονται σε λευκά LED (W-LED). Όπως μπορείτε να δείτε παρακάτω, δεν υπάρχει σημαντική αλλαγή στο χρώμα του οπίσθιου φωτισμού κατά τη διάρκεια του κύκλου λειτουργίας.
Το εφέ τρεμοπαίσματος είναι ιδιαίτερα αισθητό όταν τα μάτια του χρήστη κινούνται. Σε συνεχή φωτισμό χωρίς τρεμόπαιγμα (όπως το ηλιακό φως), η εικόνα θολώνει ομαλά, κάτι που συνήθως αντιλαμβανόμαστε την κίνηση. Ωστόσο, όταν συνδυάζεται με μια πηγή φωτός PWM, ένα άτομο μπορεί να δει πολλαπλές ξεχωριστές μετα-εικόνες οθόνης ταυτόχρονα, γεγονός που μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα μειωμένη αναγνωσιμότητα και δυνατότητα στερέωσης σε αντικείμενα. Από προηγούμενη ανάλυση του οπίσθιου φωτισμού CCFL, γνωρίζουμε ότι μπορεί επίσης να προκύψει παραμόρφωση χρώματος, ακόμη και αν η αρχική εικόνα είναι ασπρόμαυρη. Ακολουθούν παραδείγματα για το πώς μπορεί να μοιάζει το κείμενο καθώς τα μάτια σας κινούνται οριζόντια χρησιμοποιώντας διαφορετικούς τύπους οπίσθιου φωτισμού.
Αρχική εικόνα Χωρίς PWM PWM με οπίσθιο φωτισμό CCFL PWM με οπίσθιο φωτισμό LED
Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι αυτό οφείλεται αποκλειστικά στον οπίσθιο φωτισμό και ως εκ τούτου η οθόνη εμφανίζει μια στατική εικόνα. Λέγεται συχνά ότι οι άνθρωποι δεν μπορούν να αντιληφθούν περισσότερα από 24 καρέ ανά δευτερόλεπτο (fps), κάτι που δεν είναι αλήθεια και στην πραγματικότητα αντιστοιχεί μόνο στον κατά προσέγγιση ρυθμό καρέ που απαιτείται για την αντίληψη της συνεχούς κίνησης. Στην πραγματικότητα, κατά την κίνηση των ματιών (για παράδειγμα, κατά την ανάγνωση), είναι δυνατό να δείτε εφέ τρεμούλιασμα σε αρκετές εκατοντάδες Hertz. Η ικανότητα να παρατηρείτε το τρεμόπαιγμα ποικίλλει σημαντικά μεταξύ των ατόμων και εξαρτάται ακόμη και από τη θέση του χρήστη σε σχέση με την οθόνη, καθώς η περιφερειακή όραση είναι η πιο ευαίσθητη.
Πόσο συχνά λοιπόν ανάβει και σβήνει ο οπίσθιος φωτισμός όταν χρησιμοποιείτε PWM; Προφανώς εξαρτάται από τον τύπο του οπίσθιου φωτισμού που χρησιμοποιείται. Ο οπίσθιος φωτισμός που βασίζεται σε φθορισμό αλλάζει σχεδόν πάντα σε συχνότητα 175 Hz, ή 175 φορές ανά δευτερόλεπτο. Η συχνότητα τρεμοπαίσματος του οπίσθιου φωτισμού LED, σύμφωνα με διάφορες πηγές, κυμαίνεται από 90 Hz έως 420 Hz και σε χαμηλότερες συχνότητες το τρεμόπαιγμα είναι πολύ πιο αισθητό. Μπορεί να φαίνεται ότι η συχνότητα είναι πολύ υψηλή για να είναι αισθητή, αλλά έχετε κατά νου ότι τα 175 Hz δεν είναι πολύ πιο συχνά από το τρεμόπαιγμα 100-120 Hz που είναι τυπικό για λαμπτήρες συνδεδεμένους απευθείας στο δίκτυο.
Στην πραγματικότητα, η συχνότητα τρεμοπαίσματος 100-120 Hz των λαμπτήρων φθορισμού έχει συσχετιστεί με συμπτώματα όπως καταπόνηση των ματιών και πονοκεφάλους σε μερικούς ανθρώπους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχουν αναπτυχθεί κυκλώματα σταθεροποίησης υψηλής συχνότητας για να παρέχουν σχεδόν συνεχή έξοδο φωτός. Η χρήση PWM σε χαμηλές συχνότητες αναιρεί τα οφέλη από τη χρήση αυτών των βελτιωμένων κυκλωμάτων σταθεροποίησης στον οπίσθιο φωτισμό, καθώς η σχεδόν συνεχής πηγή φωτός στη συνέχεια τρεμοπαίζει ξανά. Επιπλέον, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι χαμηλής ποιότητας ή ελαττωματικοί σταθεροποιητές σε οπίσθιο φωτισμό που βασίζονται σε λαμπτήρες φθορισμού μπορούν να παράγουν ηχητικό θόρυβο. Αυτό συμβαίνει συχνά όταν χρησιμοποιείτε PWM, καθώς τα ηλεκτρονικά πλέον ασχολούνται με την πρόσθετη συχνότητα στην οποία ποικίλλει η κατανάλωση ενέργειας.
Είναι επίσης σημαντικό να κατανοήσουμε τη διαφορά μεταξύ του τρεμούλιασμα στις οθόνες καθοδικού σωλήνα (CRT) και των οθονών TFT με οπίσθιο φωτισμό CCFL και LED. Ενώ ένα CRT μπορεί να τρεμοπαίζει σε χαμηλή συχνότητα 60 Hz, μόνο μια στενή ζώνη φωτίζεται ανά πάσα στιγμή καθώς η δέσμη του όπλου ηλεκτρονίων κινείται από πάνω προς τα κάτω. Με οθόνες TFT με οπίσθιο φωτισμό CCFL και LED, ολόκληρη η επιφάνεια της οθόνης φωτίζεται ταυτόχρονα, πράγμα που σημαίνει ότι εκπέμπεται πολύ μεγαλύτερη ποσότητα φωτός σε σύντομο χρονικό διάστημα. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό μπορεί να είναι πιο ενοχλητικό από το τρεμόπαιγμα του CRT, ειδικά σε κύκλους υψηλής λειτουργίας.
Για μερικούς ανθρώπους, το τρεμόπαιγμα στον οπίσθιο φωτισμό της οθόνης μπορεί να είναι διακριτικό και απαρατήρητο, αλλά για άλλους είναι αρκετά αισθητό λόγω των φυσικών διαφορών στην ανθρώπινη όραση. Με την αυξανόμενη χρήση των LED υψηλής φωτεινότητας, οι κύκλοι λειτουργίας υψηλού PWM πρέπει να χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο για τον έλεγχο της φωτεινότητας, γεγονός που καθιστά το πρόβλημα του τρεμούλιασμα πιο πιεστικό. Λαμβάνοντας υπόψη ότι οι χρήστες περνούν πολλές ώρες καθημερινά κοιτάζοντας τις οθόνες τους, δεν θα έπρεπε να λάβουμε υπόψη τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις τόσο του αντιληπτού όσο και του απαρατήρητου τρεμούλιασμα;
Εάν βρίσκετε το τρεμόπαιγμα του οπίσθιου φωτισμού PWM ενοχλητικό ή απλά θέλετε να δείτε εάν η μείωση του τρεμούλιασμα διευκολύνει την ανάγνωση, θα σας συνιστούσα να δοκιμάσετε τα εξής. Ρυθμίστε τη φωτεινότητα της οθόνης σας στο μέγιστο και απενεργοποιήστε όλους τους μηχανισμούς αυτόματης ρύθμισης φωτεινότητας. Τώρα μειώστε τη φωτεινότητα σε κανονικό επίπεδο (συνήθως χρησιμοποιώντας το ρυθμιστικό αντίθεσης) χρησιμοποιώντας τη διόρθωση χρώματος που είναι διαθέσιμη στα προγράμματα οδήγησης της κάρτας γραφικών σας ή χρησιμοποιώντας μια συσκευή βαθμονόμησης. Αυτό θα μειώσει τη φωτεινότητα και την αντίθεση της οθόνης σας, διατηρώντας τον οπίσθιο φωτισμό αναμμένο για όσο το δυνατόν περισσότερο κατά τη διάρκεια των κύκλων PWM. Αν και η μειωμένη αντίθεση μπορεί να μην είναι μακροπρόθεσμη λύση για πολλούς, αυτή η τεχνική μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό του βαθμού του θετικού αντίκτυπου της μείωσης της χρήσης PWM.
Μια πολύ καλύτερη μέθοδος, φυσικά, θα ήταν να αγοράσετε μια οθόνη που δεν χρησιμοποιεί PWM για τον έλεγχο της φωτεινότητας ή τουλάχιστον χρησιμοποιεί πολύ υψηλότερη συχνότητα PWM. Δυστυχώς, φαίνεται ότι κανένας κατασκευαστής δεν έχει ακόμη εφαρμόσει PWM που να λειτουργεί σε συχνότητες που υπερβαίνουν τα όρια των οπτικών ελαττωμάτων (πιθανώς πολύ πάνω από 500 Hz για CCFL και πάνω από 2 KHz για LED). Επιπλέον, ορισμένες οθόνες που χρησιμοποιούν PWM δεν έχουν συντελεστή πλήρωσης 100% ακόμη και σε πλήρη φωτεινότητα, με αποτέλεσμα να τρεμοπαίζουν ούτως ή άλλως. Είναι πιθανό ορισμένες από τις επί του παρόντος διαθέσιμες οθόνες με οπίσθιο φωτισμό LED να μην χρησιμοποιούν PWM, αλλά μέχρι να καθοριστεί η συχνότητα του οπίσθιου φωτισμού και η διαμόρφωση στις τεχνικές προδιαγραφές, κάθε μεμονωμένη οθόνη θα πρέπει να ελέγχεται αυτοπροσώπως.
Θα ήταν υπέροχο αν υπήρχε ένας εύκολος τρόπος μέτρησης της συχνότητας PWM του οπίσθιου φωτισμού και, ευτυχώς, μια κάμερα με χειροκίνητες ρυθμίσεις ταχύτητας κλείστρου είναι το μόνο που χρειάζεστε για αυτό. Ακριβώς πώς να χρησιμοποιήσετε αυτήν τη μέθοδο περιγράφεται παρακάτω.
Κυνήγι:
φωτογραφία 
Κόψτε χρήσιμο κομμάτι 
Το θέμα αυτής της τεχνικής είναι ότι μετακινώντας την κάμερα κατά τη λήψη, μετατρέπουμε το χρονικό εφέ σε χωρικό. Η μόνη σημαντική πηγή φωτός κατά τη λήψη είναι μια στενή λωρίδα στην οθόνη, η οποία πέφτει στη φωτοευαίσθητη μήτρα με τη μορφή διαδοχικών στηλών. Εάν ο οπίσθιος φωτισμός τρεμοπαίζει, διαφορετικές στήλες θα έχουν διαφορετικές τιμές φωτεινότητας ή χρώματος με βάση τον οπίσθιο φωτισμό τη συγκεκριμένη στιγμή της φωτογραφίας.
Ένα κοινό πρόβλημα κατά την πρώτη προσπάθεια χρήσης αυτής της τεχνικής είναι ότι η εικόνα είναι πολύ σκοτεινή. Η χρήση μεγαλύτερου διαφράγματος κάμερας (χαμηλότερο f/number) ή η αύξηση της ευαισθησίας ISO μπορεί να βελτιώσει την κατάσταση από αυτή την άποψη. Η ταχύτητα κλείστρου δεν επηρεάζει την έκθεση, καθώς τη χρησιμοποιούμε μόνο για τον έλεγχο της συνολικής διάρκειας της λήψης. Η φωτεινότητα της εικόνας μπορεί επίσης να ρυθμιστεί αλλάζοντας την ταχύτητα της κάμερας: μια υψηλότερη ταχύτητα θα παράγει μια πιο σκούρα εικόνα σε υψηλότερη ανάλυση χρόνου και μια χαμηλότερη ταχύτητα θα έχει ως αποτέλεσμα μια πιο φωτεινή εικόνα με χαμηλότερη ανάλυση.
Ένα άλλο κοινό πρόβλημα είναι οι άνισες αποστάσεις μεταξύ των μεμονωμένων λωρίδων στην εικόνα που προκύπτει λόγω αλλαγών στην ταχύτητα της κάμερας κατά τη λήψη. Για να επιτύχετε σταθερή ταχύτητα, ξεκινήστε να μετακινείτε την κάμερα λίγο πριν την έναρξη της λήψης και ολοκληρώστε λίγο μετά το τέλος της.
Μια εικόνα που φαίνεται πολύ επίπεδη μπορεί να οφείλεται σε έλλειψη εστίασης. Σε ορισμένες περιπτώσεις, αυτό μπορεί να αντιμετωπιστεί πατώντας το κουμπί κλείστρου μέχρι τη μέση για να εστιάσετε και στη συνέχεια να συνεχίσετε κανονικά.
Μπορεί να προκύψουν πρόσθετα εφέ ανάλογα με την οθόνη σας. Οι οπίσθιοι φωτισμοί που βασίζονται σε CCFL παρουσιάζουν συχνά διαφορετικά χρώματα στην αρχή και στο τέλος κάθε κύκλου, πράγμα που σημαίνει ότι οι φωσφόροι που χρησιμοποιούνται αντιδρούν με διαφορετικούς ρυθμούς. Οι οπίσθιοι φωτισμοί LED συχνά χρησιμοποιούν υψηλότερη συχνότητα από τους οπίσθιους φωτισμούς CCFL και μπορεί να απαιτήσουν να μετακινήσετε την κάμερα πιο γρήγορα για να δείτε τους κύκλους. Οι σκοτεινές ράβδοι μεταξύ των κύκλων σημαίνουν ότι ο κύκλος λειτουργίας PWM έχει αυξηθεί σε τέτοιο βαθμό που δεν εκπέμπεται φως κατά τη διάρκεια αυτού του τμήματος του κύκλου.
Φωτεινότητα = 50 
Φωτεινότητα = 0 
Χρησιμοποιώντας ταχύτητα κλείστρου 1/25 δευτερολέπτου, μπορούμε να δούμε καθαρά 7 κύκλους, πράγμα που σημαίνει ότι ο οπίσθιος φωτισμός τρεμοπαίζει στα 175 Hz. Ακόμη και σε πλήρη φωτεινότητα υπάρχει κάποιο τρεμόπαιγμα, αν και είναι πιθανό να είναι αρκετά μικρό ώστε να μην γίνεται αντιληπτό. Στη μισή φωτεινότητα υπάρχει ένα ελαφρύ τρεμόπαιγμα και όταν επιτευχθεί η ελάχιστη φωτεινότητα, υπάρχει πολύ πιο αισθητό τρεμόπαιγμα μαζί με μια χρωματική μετατόπιση.
Φωτεινότητα = 50 
Φωτεινότητα = 0 
Σε πλήρη φωτεινότητα δεν υπάρχει ορατό τρεμόπαιγμα. Στη μισή φωτεινότητα, το τρεμόπαιγμα και η αλλαγή χρώματος γίνονται ορατά. Στην ελάχιστη φωτεινότητα υπάρχει περισσότερο τρεμόπαιγμα και σημαντική αλλαγή χρώματος. Με ταχύτητα κλείστρου 1/25 δευτερολέπτου, είναι ορατοί περίπου 8 κύκλοι, που αντιστοιχεί σε συχνότητα περίπου 200 Hz. Με μεγαλύτερη ταχύτητα κλείστρου, ελήφθη μια πιο ακριβής τιμή συχνότητας - 210 Hz.
Φωτεινότητα = Ελάχ 
Δεν υπάρχει επιλογή απενεργοποίησης της αυτόματης ρύθμισης φωτεινότητας, επομένως εμφανίζονται τα μέγιστα και ελάχιστα επίπεδα φωτεινότητας που μπορούν εύκολα να επιτευχθούν. Σε πλήρη φωτεινότητα δεν υπάρχει ορατό τρεμόπαιγμα. Στην ελάχιστη φωτεινότητα υπάρχει ισχυρό τρεμόπαιγμα και χρωματική μετατόπιση, λόγω των οποίων είναι ορατός ο διαχωρισμός σε κίτρινα και μπλε στοιχεία. Στο 1/25 δευτερόλεπτο, είναι ορατοί μόνο 6 κύκλοι, πράγμα που σημαίνει ότι ο οπίσθιος φωτισμός τρεμοπαίζει στα 150 Hz.
Φωτεινότητα = 50 
Φωτεινότητα = 0 
Όταν χρησιμοποιείτε ταχύτητα κλείστρου 1/25 δευτερολέπτου, δεν υπάρχει ορατό τρεμόπαιγμα ή αλλαγή χρώματος ανεξάρτητα από τη φωτεινότητα. Αυτή η οθόνη δεν χρησιμοποιεί PWM. Η αιτία των ραβδώσεων είναι η θορυβώδης εικόνα.
Φωτεινότητα = 50 
Φωτεινότητα = 0 
Στο 1/25 δευτερόλεπτο υπάρχει κάποιο τρεμόπαιγμα σε πλήρη φωτεινότητα. Σε φωτεινότητα 50 και 0, χρησιμοποιείται πολύ υψηλός κύκλος λειτουργίας, με αποτέλεσμα ισχυρό τρεμόπαιγμα. Αυτός ο οπίσθιος φωτισμός LED χρησιμοποιεί υψηλότερη συχνότητα 420 Hz, αλλά εξακολουθεί να είναι πολύ χαμηλή για να εξαλείψει το τρεμόπαιγμα. Δεν υπάρχει ορατή μετατόπιση χρώματος στους κύκλους.
Όπως σημειώσαμε στην αρχή, αυτό το άρθρο δεν έχει γραφτεί για να τρομάξει τους ανθρώπους από τις σύγχρονες οθόνες LCD, αλλά για να βοηθήσει τους ανθρώπους να συνειδητοποιήσουν το πιθανό πρόβλημα που σχετίζεται με το PWM. Με την αυξανόμενη δημοτικότητα των οθονών με οπίσθιο φωτισμό με διόδους εκπομπής λευκού φωτός (W-LED), είναι πιθανό να υπάρχουν περισσότερα παράπονα από τις παλαιότερες οθόνες με βάση τη μέθοδο PWM που χρησιμοποιείται και τελικά τον τύπο οπίσθιου φωτισμού που επιλέγεται. Φυσικά, τα προβλήματα που μπορεί να προκαλέσει η χρήση PWM δεν είναι αντιληπτά σε όλους και στην πραγματικότητα θα περίμενα ότι υπάρχουν πολύ περισσότεροι άνθρωποι που δεν θα βιώσουν ποτέ τα συμπτώματα που περιγράφονται από αυτούς που θα βιώσουν. Για όσους υποφέρουν από παρενέργειες, συμπεριλαμβανομένων των πονοκεφάλων και της καταπόνησης των ματιών, υπάρχει τώρα τουλάχιστον μια εξήγηση.
Λαμβάνοντας υπόψη ότι το PWM έχει μακρά ιστορία επιτυχίας και πολλά χρόνια χρήσης σε οθόνες CCFL, ειλικρινά αμφιβάλλω ότι αυτό θα αλλάξει σύντομα, ακόμη και με την αυξανόμενη στροφή στον οπίσθιο φωτισμό. Το PWM εξακολουθεί να είναι ένας αξιόπιστος τρόπος για τον έλεγχο της έντασης του οπίσθιου φωτισμού και επομένως προσφέρει τις δυνατότητες μείωσης της φωτεινότητας που χρειάζεται κάθε χρήστης.
Όσοι ανησυχούν για παρενέργειες ή έχουν προβλήματα με προηγούμενες οθόνες θα πρέπει να προσπαθήσουν να προσδιορίσουν τη συχνότητα PWM της νέας τους οθόνης και ίσως ακόμη και να προσπαθήσουν να βρουν μια οθόνη που δεν χρησιμοποιεί PWM για τον έλεγχο της φωτεινότητας του οπίσθιου φωτισμού καθόλου. Δυστυχώς, δεν έχουμε δει ακόμη κατασκευαστές να καθορίζουν οποιεσδήποτε προδιαγραφές σχετικά με τη χρήση του PWM ή τη συχνότητά του σε ορισμένα επίπεδα φωτεινότητας, επομένως είναι δύσκολο να το κρίνουμε αυτήν τη στιγμή.
Η ρύθμιση της φωτεινότητας της οθόνης στο μέγιστο είναι μία από τις πιθανές μεθόδους για τη μείωση των παρενεργειών λόγω χαμηλότερου κύκλου λειτουργίας. Αυτή η λύση φυσικά δεν είναι ιδανική αφού πολλές οθόνες έχουν πολύ υψηλό εργοστασιακό ή μέγιστο επίπεδο φωτεινότητας, αλλά είναι κάτι που μπορεί να βοηθήσει. Ο έλεγχος της φωτεινότητας στο λογισμικό ή μέσω του προγράμματος οδήγησης της κάρτας βίντεο μπορεί να βοηθήσει στην αποκατάσταση μιας πιο άνετης φωτεινότητας, αλλά μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της αντίθεσης.
