Si se quisiera utilizar un circuito comparador donde se tuviera como entradas un voltaje de directa contra una señal triangular tendrías que las dos señales se cruzarían en determinado momento como se muestra en la figura 2. Estos puntos donde cruzan tendrían como resultado sobre la carga un voltaje con la forma de onda que se muestra en la figura 3.

Figura 2

Figura 3

Como se observa la salida es un pulso cuadrado para el cual conoces que su voltaje efectivo de salida es:

Donde Vs es el voltaje de entrada. Además de que el voltaje efectivo de cada componente se define con la siguiente ecuación.

Esta técnica es conocida como modulación por ancho de pulso simple, ya que presenta una sola comparación con la forma de onda básica (triangular y valor fijo).

Ahora bien, si las señales utilizadas anteriormente se intercambiaran por las que se presentan en la figura 4, podrías ver que ahora en lugar de tener un sólo pulso por semiciclo, se tendría la cantidad de múltiplos que presentara la señal triangular.

Figura 4

Figura 5

Fuente: Rashid, M. (2004). Electrónica de potencia: circuitos, dispositivos y aplicaciones (3ª ed.). México: Pearson Educación.

Esta técnica es conocida como modulación por ancho de pulso múltiple, ya que se utilizan varias comparaciones por semiciclo, dando lugar a múltiples pulsos del mismo tamaño.

Su voltaje efectivo de salida dependerá del número de pulsos p y la duración de los mismos, como se muestra a continuación.

Además de que el voltaje efectivo de cada armónica se define por la duración de los pulsos y la posición que presentan en el semiciclo.

Una de las principales ventajas que presenta esta técnica, es que en lugar de que las armónicas que más daño pueden provocar a las cargas se encuentren cerca a la fundamental, se presentan por “paquetes” a una “distancia” que depende del número de pulsos (2p). Por ejemplo, para el caso de la figura 5 se tienen 4 pulsos por semiciclo, por lo que de acuerdo al comentario anterior p=4, que da como resultado que las primeras armónicas se presentarían alrededor de la octava armónica. A pesar de esto, se observa que presenta una distorsión armónica total (THD por sus siglas en inglés) de mayor valor que el presentado en la modulación simple.

Como se observó en el pulso múltiple, la señal que comparaba a las triangulares era una cuadrada. Esta última se le conoce como referencia, ya que es la forma que tratará de adoptar el voltaje modificado, mientras que la triangular se conoce como portadora, ya que es la que determina el número de pulsos.

Hasta ese punto cada pulso mantenía una misma duración ya que los puntos se cruzaban a la misma altura, pero si se cambia esta onda cuadrada por una senoidal como se muestra en la figura 6, los cruces se tendrían a diferentes alturas, por lo que varían pero con cierta simetría.

Figura 6

Ésta se conoce como modulación por ancho de pulso senoidal por los puntos ya mencionados. Su voltaje efectivo de salida dependerá del número de pulsos p y la duración de los mismos, como se muestra a continuación.

Además de que el voltaje efectivo de cada armónica se define por la duración de los pulsos y la posición que presentan en el semiciclo.

Como se observa, obtener el valor efectivo de la fundamental presenta cierto nivel de dificultad, por esto, es posible apoyarse en una herramienta que no se ha mencionado hasta este momento. Se conoce como índice de modulación a la razón de amplitudes entre la referencia y la señal portadora (M=Ar/Ac), de manera que variando este valor puedes variar el voltaje efectivo que otorga el convertidor a la carga.

Usando este valor puedes aproximar un valor para la amplitud de la fundamental dado por la siguiente ecuación.

En este caso, puedes prestar atención a que el paquete de armónicas se presenta a 2p-1.

Este tipo de modulación se caracteriza por utilizar como señal de referencia a una senoidal modificada, la cual se compone por la fundamental y la armónica que se desea agregar en la carga. Para este caso se pueden utilizar las fórmulas presentes en la modulación senoidal (excepto la aproximación), pues de igual manera presenta pulsos de diferentes duraciones.

Para el caso de la forma de onda mostrada en le figura 7, se realiza una comparación entre la triangular (portadora) y una forma de onda representada por la ecuación , la cual es básicamente la senoidal fundamental y una tercera armónica.

Además, el paquete de armónicas se presentará de la misma manera, excepto por un ligero incremento en por las mismas armónicas que se van agregando.

Figura 7