पल्स-फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन

पल्स-फ़्रीक्वेंसी मॉडुलन (पीएफएम) केवल दो स्तरों (1 और 0) का उपयोग करके एनालॉग संकेत का प्रतिनिधित्व करने के लिए एक मॉड्यूलेशन विधि है। यह पल्स चौड़ाई उतार - चढ़ाव (पीडब्लूएम) के अनुरूप है, जिसमें एक एनालॉग सिग्नल का परिमाण एक वर्ग तरंग के कर्तव्य चक्र में एन्कोड किया गया है। पीडब्लूएम के विपरीत, जिसमें वर्गाकार दालों की चौड़ाई एक स्थिर आवृत्ति पर भिन्न होती है, पीएफएम आवृत्ति को बदलते हुए वर्गाकार दालों की चौड़ाई तय करता है। दूसरे शब्दों में, पल्स ट्रेन की आवृत्ति नमूना अंतराल पर मॉड्यूलेटिंग सिग्नल के तात्कालिक आयाम के अनुसार भिन्न होती है। स्पन्दों का आयाम और चौड़ाई स्थिर रखी जाती है।

अनुप्रयोग

पीएफएम वर्गाकार दालों की ट्रेनों में एनालॉग सिग्नलों को एन्कोड करने की एक विधि है और इसलिए इसमें कई प्रकार के अनुप्रयोग हैं। गैर-निश्चित आवृत्तियों के साथ काम करते समय इलेक्ट्रॉनिक्स के डिजाइन में व्यावहारिक कठिनाइयाँ होती हैं, जैसे बोर्ड लेआउट और चुंबकीय घटक चयन में ट्रांसमिशन लाइन प्रभाव, इसलिए आम तौर पर, पीडब्लूएम मोड को प्राथमिकता दी जाती है। हालाँकि, ऐसे चुनिंदा मामले हैं जिनमें पीएफएम मोड फायदेमंद है।

बक कन्वर्टर्स

पीएफएम मोड हल्के भार को चलाते समय स्टेप-डाउन डीसी-डीसी कन्वर्टर्स (बक कन्वर्टर्स) को स्विच करने की दक्षता बढ़ाने के लिए एक सामान्य तकनीक है।

मध्यम से उच्च भार में, हिरन कनवर्टर स्विचिंग तत्वों का डीसी प्रतिरोध हिरन कनवर्टर की समग्र दक्षता पर हावी हो जाता है। हालाँकि, हल्का भार चलाते समय, डीसी प्रतिरोधों का प्रभाव कम हो जाता है और प्रारंभ करनेवाला, संधारित्र और स्विचिंग तत्वों में एसी हानि समग्र दक्षता में बड़ी भूमिका निभाती है। यह विशेष रूप से असंतुलित मोड ऑपरेशन में सच है, जिसमें प्रारंभ करनेवाला वर्तमान शून्य से नीचे चला जाता है, जिसके परिणामस्वरूप आउटपुट कैपेसिटर का निर्वहन होता है और इससे भी अधिक switching losses.

पीएफएम मोड ऑपरेशन स्विचिंग आवृत्ति को कम करने और एक नियंत्रण विधि की अनुमति देता है जो हल्के भार के दौरान प्रारंभ करनेवाला वर्तमान को शून्य से नीचे जाने से रोकता है। प्रारंभ करनेवाला में अलग-अलग चौड़ाई के वर्गाकार पल्स को लागू करने के बजाय, एक निश्चित 50% कर्तव्य चक्र के साथ वर्गाकार पल्स ट्रेनों का उपयोग प्रारंभ करनेवाला को एक पूर्वनिर्धारित वर्तमान सीमा तक चार्ज करने के लिए किया जाता है, फिर प्रारंभ करनेवाला को शून्य से नीचे नहीं, बल्कि नीचे डिस्चार्ज किया जाता है। आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर की सहायता से वांछित आउटपुट वोल्टेज उत्पन्न करने के लिए इन पल्स ट्रेनों की आवृत्ति को अलग-अलग किया जाता है।

यह कई स्विचिंग हानि बचत की अनुमति देता है। प्रारंभ करनेवाला को पीक करंट के ज्ञात स्तर दिए गए हैं, जिसे यदि संतृप्ति करंट के संबंध में सावधानी से चुना जाए, तो इसके चुंबकीय कोर में स्विचिंग नुकसान को कम किया जा सकता है। चूँकि प्रारंभ करनेवाला धारा को कभी भी शून्य से नीचे गिरने की अनुमति नहीं होती है, आउटपुट फ़िल्टर कैपेसिटर को डिस्चार्ज नहीं किया जाता है और उचित आउटपुट वोल्टेज बनाए रखने के लिए प्रत्येक स्विचिंग चक्र के साथ रिचार्ज करने की आवश्यकता नहीं होती है।

यह सब आउटपुट वोल्टेज और वर्तमान तरंग की कीमत पर किया जाता है, जो स्विचिंग आवृत्ति में कमी और पल्स ट्रेनों के बीच के अंतर के परिणामस्वरूप बढ़ता है।

यह भी देखें

• पल्स-आयाम मॉड्यूलेशन
• पल्स कोड मॉडुलेशन
• पल्स-घनत्व मॉड्यूलेशन
• नाड़ी-स्थिति मॉड्यूलेशन
• जीवित प्रणालियों में दर कोडिंग, पल्स-फ़्रीक्वेंसी मॉड्यूलेशन

संदर्भ

• Lenk, John D. (1999). "Circuit Troubleshooting Handbook" p242. McGraw-Hill, New York

बाहरी संबंध

• Determining Buck Converter Efficiency in PFM Mode
• Pulse Frequency Modulation in Google Patents
• Introduction to Buck Converters: Understanding Mode Transitions: Contains a video with a nice description of PFM in the buck converter application.