
PWM Control (Pulse Width Modulation)
PWM(パルス幅変調)制御
PWM(パルス幅変調)制御とは、デジタル信号のONとOFFの時間幅(パルス幅)を変化させることで、電圧や電力を制御する方式のことです。
モーター制御では、PWMによって電力を高速でスイッチングし、平均電圧を調整することで回転速度やトルクを制御します。インバータやサーボアンプなどの電力変換装置では、PWM制御によって直流電源から交流電力を生成し、モーターを効率よく駆動します。
PWMは、高効率な電力制御が可能なため、モーター制御・電源制御・LED調光など多くの電子機器で使用される重要な制御技術です。
■PWM制御の基本原理
PWMでは、信号のON時間の割合(デューティ比)を変化させます。
<イメージ>
ON ──── OFF ON ── OFF ON ─────── OFF
ON時間が長いほど平均電圧が高くなります。
■デューティ比(Duty Cycle)
PWM制御ではデューティ比が重要です。
<計算式>
デューティ比 = ON時間 ÷ 周期 × 100%
<例>
◆デューティ比 | ◆平均電圧 |
25% | 低出力 |
50% | 中出力 |
75% | 高出力 |
この割合を変えることで電力制御を行います。
■モーター制御におけるPWM
モーター制御では次のように動作します。
DC電源 ↓ PWMスイッチング ↓ 平均電圧制御 ↓ モーター回転
この方式によって効率よく速度制御ができます。
■PWM制御の特徴
◆特徴 | ◆内容 |
高効率 | 電力損失少ない |
高速制御 | スイッチング制御 |
精密制御 | 電圧調整 |
デジタル制御 | マイコン対応 |
■FA・ロボットでのPWM
工場の自動化設備では次の装置で使用されています。
◆用途 | ◆内容 |
サーボアンプ | モーター制御 |
インバータ | 周波数制御 |
ロボット | モーション制御 |
電源装置 | 電圧制御 |
PWMは、インバータ制御の基本技術です。
■PWM制御のメリット
◆メリット | ◆内容 |
高効率 | 発熱少ない |
精密制御 | 電圧調整 |
デジタル制御 | ソフト制御 |
応答性 | 高速制御 |
■注意点
◆注意点 | ◆内容 |
ノイズ | EMI発生 |
スイッチング損失 | 高周波動作 |
フィルタ | ノイズ対策必要 |
適切な設計が必要です。
■まとめ
PWM(パルス幅変調)制御とは、パルス信号のON時間とOFF時間の割合を変化させることで電力を制御する技術です。
インバータやサーボモーターなどのモーター制御で広く使用され、高効率な電力制御を実現します。
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