Tensão de Saída PWM
Calcula a tensão média de saída de um sinal PWM, V_out = (duty ÷ 100) × V_sup, a partir do ciclo de trabalho (duty cycle, em %) e da tensão de alimentação V_sup. O resultado, em volts, é a tensão média efetiva entregue a uma carga (motor, LED, aquecedor) ao se chavear rapidamente a alimentação ligando e desligando. Variar o ciclo de trabalho de 0 a 100% varia a tensão média de 0 a V_sup, permitindo controlar potência sem dissipar energia em resistências — a base do controle de velocidade de motores e brilho de LEDs em microcontroladores. Informe o ciclo de trabalho e a tensão de alimentação.
Resultado
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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.
Ferramentas Relacionadas
Conversor Buck-Boost
Calcula a tensão de saída de um conversor CC-CC buck-boost em condução contínua, V_out = V_in × D ÷ (1 − D), a partir da tensão de entrada V_in e do ciclo de trabalho D (0 a 1). O resultado, em volts, pode ser menor (D < 0,5) ou maior (D > 0,5) que a entrada — o conversor buck-boost abaixa ou eleva a tensão conforme o ciclo de trabalho, com saída de polaridade invertida na topologia clássica. É usado quando a tensão de entrada pode variar acima e abaixo da saída desejada (baterias que descarregam, fontes universais). Informe a tensão de entrada e o ciclo de trabalho.
Resolução de PWM (Níveis)
Calcula o número de níveis de um sinal PWM, níveis = 2^bits, a partir da resolução em bits do gerador (timer) de PWM. O resultado é a quantidade de passos discretos de ciclo de trabalho disponíveis: um PWM de 8 bits oferece 256 níveis (0 a 255), permitindo ajustar a potência em 256 degraus; um de 10 bits, 1024 níveis, controle mais fino. Maior resolução dá controle mais suave de velocidade de motores e brilho de LEDs, mas reduz a frequência máxima de PWM possível para um dado clock do timer. É um parâmetro central na configuração de microcontroladores. Informe a resolução em bits.
Corrente Eficaz de Onda Quadrada
Calcula o valor eficaz (RMS) da corrente de uma onda quadrada pulsante, I_rms = I_p × √D, a partir da corrente de pico I_p e do ciclo de trabalho D (fração do período em que a corrente flui). O resultado, em amperes, é a corrente eficaz que determina o aquecimento real (perdas I²R) de um componente que conduz em pulsos — como um transistor ou enrolamento em um conversor chaveado. Diferente do valor médio, o RMS é o que importa para dimensionar condutores, resistências e dissipação. Quanto menor o ciclo de trabalho, menor o RMS para a mesma corrente de pico. Informe a corrente de pico e o ciclo de trabalho.
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