176 Modulation

8/2/2019 176 Modulation

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Modulation de largeur d'impulsionLa modulation de largeur d'impulsions (ML I ; en anglais: Pulse Width Modulation,

soit PWM), est une technique couramment utilise pour synthtiser des signaux continus l'aide

de circuits fonctionnement tout ou rien, ou plus gnralement tatsdiscrets.

Le principe gnral est qu'en appliquant une succession d'tats discretspendant des dures bien

choisies, on peut obtenir en moyenne sur une certaine duren'importe quelle valeur

intermdiaire.

ApplicationsLes usages les plus frquents sont :

La conversion numrique-analogique Les amplificateurs de classe D, en audio

Les alimentations dcoupage, variateurs de vitesse, et plus gnralement tous les

dispositifs d'lectronique de puissance utilisant des composants de

type MOSFET, IGBT, GTO.

Il est aussi possible de faire de la transmission de donnes par cette mthode.

Exemple simple : un convertisseur numrique-analogique

De haut en bas : le signal de commande, le signal MLI brut, la sortie analogique aprs filtrage.

Le principe est de gnrer un signal logique (valant 0 ou 1), frquence fixe mais dont le rapport

cyclique est contrl numriquement. La moyenne du signal de sortie est gale au rapport

cyclique : il suffit donc de mettre unfiltrepasse-bas pour obtenir la valeur analogique recherche.

On peut voir sur cet exemple les principales contraintes de la MLI :

Il doit y avoir une fonction filtrage pour extraire le signal utile (ce filtre peut exister

naturellement dans le systme : condensateur de l'alimentation

dcoupage, inductance du moteur pour le variateur de vitesse, etc.) ;
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La bande passante est limite par ce filtre ;

La frquence porteuse doit tre significativement suprieure la frquence de

coupure du filtre, pour que l'ondulation rsiduelle soit faible.

Types de MLI

MLI intersective

Exemple de MLI porteuse en dent de scie

C'est la plus classique. Elle consiste comparer lamodulante (le signal synthtiser)

une porteuse gnralement triangulaire. Le signal de sortie vaut 1 si la modulante est plus grande

que la porteuse, 0 sinon ; le signal de sortie change donc d'tat chaque intersection de la

modulante et de la porteuse.

Cette mthode se prte bien une ralisation analogique : Il suffit d'un gnrateur triangle et

d'un comparateur. Il existe de nombreux circuits intgrs ddis.

On peut classifier les sous-types de plusieurs manires :

Analogique ou numrique chantillonn, selon que la modulante et le comparateur sont

en temps continu ou discret ;

porteuse triangulaire centre ou en dent de scie ( gauche ou droite) ;

Asynchrone ou synchrone, selon que la modulante et la porteuse sont de frquence

exactement multiples ou non.

Vecteur spatial

Principe du vecteur spatial pour une MLI triphaseLa MLI dite space vector(vecteur spatial) est surtout applicable aux variateurs de

vitessetriphasssans neutre.
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Elle consiste considrer globalement le systme triphas, et lui appliquer une transforme de

Concordia pour se ramener dans le plan (V, V). Le systme triphas de tensions gnrer pour

la dure d'chantillonnage en cours peut alors tre reprsent comme un unique vecteur dans ce

plan (voir aussi commande vectorielle).

Cevecteur n'est pas directement ralisable par les interrupteurs du variateur, mais on peut

chercher les trois configurations les plus proches (situes sur les sommets et au centre de

l'hexagone), et les appliquer successivement pendant une fraction adquate de la priode

d'chantillonnage, de faon obtenir en moyennele vecteur recherch.

En modulation sinusodale, elle donne des rsultats similaires la MLI intersective porteuse

triangulaire centre. Nanmoins, elle peut tre plus facile implanter dans unmicrocontrleur,

et, disjointe d'harmonique 3, elle permet de maximiser la puissance disponible, ce qui justifie son

usage.

MLI prcalcule Elle est surtout utilise lorsque, du fait d'une frquence porteuse faible, on a besoin d'optimiser

le spectre du signal gnr. Le motif du signal de sortie est prdtermin (hors ligne) et stock

dans des tables qui sont ensuite relues en temps rel.

De fait, ces MLI sont toujours synchrones (la frquence porteuse est exactement multiple de la

frquence de la modulante), condition ncessaire pour avoir unspectreharmonique constant.

En pratique, ce type de MLI ne peut tre ralis qu'en numrique.

Commande par hystrsis

Commande par hystrsis

Cette mthode consiste laborer le signal MLI directement partir de la grandeur contrler,

par des dcisions de type tout ou rien.

Les avantages sont la trs grande simplicit et le temps de rponse minimal aux perturbations.

L'inconvnient majeur est l'absence de contrle de la frquence de commutation des transistors,

ce qui rend dlicat leur dimensionnement.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Concordiahttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Concordiahttp://fr.wikipedia.org/wiki/Commande_vectoriellehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Vecteurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Vecteurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Hexagonehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Fourierhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Fourierhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Harmoniquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transistorhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Delta_PWM.pnghttp://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Delta_PWM.pnghttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Concordiahttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Concordiahttp://fr.wikipedia.org/wiki/Commande_vectoriellehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Vecteurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Hexagonehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transform%C3%A9e_de_Fourierhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Harmoniquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/Transistor


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Principe de ralisation

En gnral, un logiciel tournant surmicrocontrleur calcule des signaux (voir Digital signal

processor, ou DSP) MLI de commande a haute frquence (jusqu' environ 100kHz).

Ce microcontrleur se trouve dans la partie numrique d'un circuit lectronique. Ainsi command,

le circuit suivant (gnralement de puissance : MOSFET, IGBT) gnre un signal lectrique

analogique de frquence nettement infrieure au signal MLI mais d'une puissance nettement

suprieure l'tage numrique prcdent. Ce signal analogique peut tre sinusodal(50Hz, 220V) dans le cas d'un gnrateur de courant domestique partir debatteries (convertisseur statique) mais il peut prendre n'importe quelle forme,comme par exemple celle d'un signal audio.

De faon simple, cette technique change de la vitesse de traitement en numrique (un train

continu, priodique d'impulsions binaires dont les largeurs sont finement calcules par un

calculateur) contre de la prcision en amplitude (analogique).

( source : Wikipdia )
http://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Digital_signal_processorhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Digital_signal_processorhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Num%C3%A9riquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/MOSFEThttp://fr.wikipedia.org/wiki/IGBThttp://fr.wikipedia.org/wiki/Microcontr%C3%B4leurhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Digital_signal_processorhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Digital_signal_processorhttp://fr.wikipedia.org/wiki/Num%C3%A9riquehttp://fr.wikipedia.org/wiki/MOSFEThttp://fr.wikipedia.org/wiki/IGBT

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