MLI

La modulation de largeur d'impulsion (MLI) est une technique de contrôle qui commute rapidement un signal de puissance entre les états marche et arrêt. Le rapport entre le temps de marche et le temps de cycle total détermine la tension ou le courant moyen délivré à une charge. Un signal MLI fonctionnant à 100 kHz avec un rapport cyclique de 75 %, par exemple, passe les trois quarts de chaque cycle sous tension et un quart hors tension, ce qui donne une sortie moyenne de 75 % de la tension d'alimentation.

La fréquence et le rapport cyclique sont les deux paramètres critiques. La fréquence doit être suffisamment élevée pour que la charge perçoive une valeur moyenne stable plutôt qu'un scintillement ; la plupart des applications industrielles utilisent des fréquences comprises entre 4 kHz et 20 kHz pour rester au-dessus de la plage audible et minimiser les pertes de commutation. Le rapport cyclique, exprimé en pourcentage, est ce que le système de contrôle fait varier pour réguler la puissance délivrée.

Le contrôle de la vitesse des moteurs à courant continu est l'application la plus courante : la variation du rapport cyclique modifie la tension moyenne de l'enroulement du moteur sans pertes résistives importantes. Le contrôle de la luminosité des LED utilise le même principe ; les yeux humains intègrent le scintillement marche-arrêt en luminosité perçue. Les alimentations électriques et les amplificateurs audio de classe D s'appuient sur la MLI pour atteindre un rendement élevé en maintenant les dispositifs de commutation soit entièrement activés, soit entièrement désactivés, minimisant ainsi la dissipation thermique pendant les transitions.

La technique nécessite un dispositif de commutation, généralement un MOSFET ou un IGBT, capable de cycles marche-arrêt rapides avec un minimum de gaspillage d'énergie. Le circuit de commande doit générer un signal de référence (généralement une onde en rampe ou en dents de scie) et le comparer à un signal de commande ; chaque fois que la commande dépasse la rampe, l'interrupteur se ferme. Cette comparaison produit naturellement une sortie MLI, la fréquence et le rapport cyclique suivant l'entrée.

Les contrôleurs MLI se trouvent dans les variateurs de moteur, les pilotes de LED, les alimentations à découpage et les onduleurs industriels. Leur avantage en termes d'efficacité par rapport aux régulateurs linéaires et aux rhéostats les rend essentiels pour les applications nécessitant un contrôle thermique précis ou un fonctionnement sur batterie. Le bruit de commutation qu'ils génèrent nécessite un filtrage et une disposition de circuit imprimé soignés pour éviter les interférences électromagnétiques.