PWM Analog menggunakan IC LM324

Sebelumnya kita telah membahas PWM Analog dengan Menggunakan IC NE555. Seperti kita ketahui PWM adalah Pulse Width Modulation yang berfungsi mengatur lebar pulsa. Salah satu yang akan kita bahas kali ini adalah PWM Analog menggunakan IC LM324. LM324 sendiri merupakan IC OP-AMP yang didalamnya memiliki 4 gerbang Op-Amp. Kita akan memanfaatkan penguat operasional untuk membuat sebuah PWM. Keuntungannya adalah Duty Cycle dapat 0% - 100%. Tentu saja ini lebih menguntungkan dari pada menggunakan IC NE555. Rangkaian ini cocok untuk SMPS (Switching Mode Power Supply) adjustable. Sehingga tegangan output dapat disesuaikan dengan yang diinginkan. Berikut ini adalah gambar konfigurasi IC LM324 :

 

Untuk lebih jelasnya ini adalah salah satu contoh rangkaian PWM Analog menggunakan IC LM324 yang memeliki frekuensi output sebesar 100 KHz:

 

 Rangkaian diatas terdiri dari 4 buah Blok:

1. Schmitt Trigger

2. Integrator

3. Komparator

4. Pendorong

Berikut ini adalah pembagian tiap Bloknya :

 

Bagaimana rangkaian diatas bisa menghasilkan frekuensi 100 KHz?. Untuk menyesuaikan frekuensi yang anda inginkan silahkan di hitung sendiri. Berikut ini adalah rincian perhitungan secara matematisnya :

A. ) Pengaturan tegangan DC untuk Schmitt Trigger dan Integrator

VDC = R4/R3+R4(Vcc)

        =10K/20K+10K(12V)
        =10K/30K(12V)
        =0,33 x 12V
        = 4V

B. ) Besarnya tegangan jatuh diantara kapasitor masing-masing didapatkan:
Vc,max = Vdc (R1/R2) = 4 (10K/100K) = 0.4 V
Vc,min = (Vdc - Vcc) (R1/R2) = (4 - 12) (10K/100K) = -0.8 Volt

Catatan: dengan asumsi bahwa VOa-mak = VB = 12V.

C. ) Tegangan keluaran maksimum dan minimum pada keluaran penguat operasional blok integrator adalah:

Vob,max = Vdc + Vc,max = 4 + 0.4 = 4.4 Volt

Vob,min = Vdc + Vc,min = 4 - 0.8 = 3.2 Volt

D. ) Waktu pengisian dan pengosongan adalah:

Tc = (Vc,max - Vc,min/Vdc) x RC

     = (0.4 - (-0.8)/ 4) x 10K x 2.2 nF
     = 6.6 µS

Td = (Vc,max - Vc,min/Voa,max - Vdc) x RC
     = (0.4 - (-0.8)/12 - 4) x 10K x 2.2 nF
     = 3.3 µS

E.) Perioda waktu dan frekuensi adalah:

T = Tc + Td = 6.6 µS + 3.3 µS = 9.9 µS
f = 1/T = 1/9.9 µS = 1000000/9.9 = 101010 Hz = 101 KHz

Bila t ==> t1, VOB(t1) ==> VREF = 4V, dan tegangan keluaran hasil komparatif menjadi mendekati sama dengan VB. Dengan demikian didapatkan nilai untuk t1sebagai berikut:

t1 = (Vref - Vob,min/Vob,max - Vob,min) x Tc
    = (4 - 3.2/4.4 - 3.2) x 6.6 µS
    = 0,67 x 6.6 µS
    = 4.4 µS

Persamaan untuk menentukan waktu perioda pengosongan adalah:

Tegangan acuan telah dipindahkan ke titik pada saat awal kapasitor mulai perioda pengosongan.

Bila t ==> t2, VOB(t2) ==> VREF = 4V, dan tegangan keluaran hasil komparatif menjadi mendekati nol. Persamaan selama waktu untuk t2adalah

t2 = (Vref - Vob,max/Vob,min - Vob,max) x Td
    = (4 - 4.4/3.2 - 4.4) x 3.3 µS
    = 0.33 x 3.3 µS
    = 1.1 µS

F. ) Waktu hidup dan mati tegangan keluaran penguat operasional C adalah:

Ton  = Tc - t1 + t2 = 6.6 µS - 4.4 µS + 1.1 µS = 1.1 µS
Toff = T - Ton = 9.9 µS - 1.1 µS = 8.8 µS

G. ) Duty cycle (ratio) adalah:

D = Ton/T = 1.1 µS/9.9 µS = 0,11 atau 11.11 %