PWM Output Voltage

Tensão de saída PWM

Como controlar a velocidade de um motor ou o brilho de um LED sem desperdiçar energia em resistores que esquentam? A resposta é o PWM (Pulse Width Modulation, modulação por largura de pulso): em vez de reduzir a tensão de forma contínua (dissipando o excesso como calor), liga-se e desliga-se a alimentação muito rapidamente (milhares de vezes por segundo), e controla-se a fração do tempo em que ela fica ligada — o ciclo de trabalho (duty cycle). A tensão média entregue à carga é V_out = (duty ÷ 100) × V_sup: com 50% de duty cycle e 12 V de alimentação, a carga 'vê' em média 6 V; com 25%, vê 3 V; com 100%, recebe os 12 V plenos. A genialidade do método é a eficiência: como o transistor de chaveamento está sempre ou totalmente ligado (resistência ~zero, sem queda de tensão) ou totalmente desligado (corrente ~zero), ele quase não dissipa potência — toda a energia vai para a carga, ao contrário de um controle resistivo linear que queima o excesso. Por isso o PWM é onipresente: controle de velocidade de motores CC e ventiladores, dimerização de LEDs, fontes chaveadas, controle de servomotores (onde a largura do pulso codifica a posição), aquecedores. Microcontroladores (Arduino, etc.) geram PWM em hardware com facilidade. Alguns cuidados: a carga precisa ter inércia (mecânica, no motor; térmica, no aquecedor) ou um filtro (capacitor/indutor) para 'integrar' os pulsos e responder à média — caso contrário 'veria' os pulsos individuais; a frequência de PWM deve ser alta o suficiente para isso (e, em motores, acima da faixa audível para evitar zumbido); e a relação tensão-média não é perfeita sob cargas indutivas sem o diodo de roda-livre adequado. Mas o conceito básico — duty cycle vezes tensão de alimentação dá a tensão média — é a base de todo o controle de potência moderno em eletrônica embarcada. Informe o ciclo de trabalho e a tensão de alimentação.