D-luokan siniaaltoinvertteripiiri

Kokeile Instrumenttia Ongelmien Poistamiseksi





D-luokan vahvistintoimintoja käyttävä siniaaltoinvertteri muuntamalla pieni siniaaltotulotaajuus vastaaviksi sini-PWM-moduuleiksi, jotka lopulta prosessoidaan H-sillan BJT-kuljettaja verkkovirran siniaalto-AC-lähdön tuottamiseksi DC-paristolähteestä.

Mikä on D-luokan vahvistin

Toimintaperiaate a luokan D vahvistin on todella yksinkertainen mutta erittäin tehokas. Analoginen tulosignaali, kuten äänisignaali tai oskillaattorin sinimuotoinen aaltomuoto, pilkotaan vastaaviin PWM: iin, joita kutsutaan myös SPWM: ksi.



Nämä sinia vastaavat PWM: t tai SPWM s syötetään teho-BJT-vaiheeseen, jossa nämä vahvistetaan suurella virralla ja syötetään tehostetun muuntajan ensiöosaan.

Muuntaja muuntaa lopulta sinivastaavan SPWM: n 220 V: n tai 120 V: n siniaalto AC: ksi, jonka aaltomuoto on täsmälleen oskillaattorin tulevan siniaaltoisen signaalin mukainen.



D-luokan invertterin edut

D-luokan taajuusmuuttajan tärkein etu on sen korkea hyötysuhde (melkein 100%) kohtuullisen alhaisin kustannuksin.

D-luokan vahvistimet on helppo rakentaa ja asentaa, mikä antaa käyttäjälle mahdollisuuden tuottaa tehokkaita, suuritehoisia siniaaltoinverttereitä nopeasti ilman monia teknisiä ongelmia.

Koska BJT: n on työskenneltävä PWM: n kanssa, se antaa heille mahdollisuuden olla viileämpiä ja tehokkaampia, ja tämä puolestaan ​​antaa heidän työskennellä pienempien jäähdytyselementtien kanssa.

Käytännön suunnittelu

Käytännöllinen D-luokan invertteripiirisuunnittelu voidaan nähdä seuraavasta kaaviosta:

IC 74HC4066 voidaan korvata IC 4066: lla, silloin erillistä 5 V: tä ei tarvita, ja yhteistä 12 V: tä voidaan käyttää koko piirille.

Pwm-luokan D-taajuusmuuttajan toiminta on melko yksinkertaista. Siniaaltosignaali vahvistetaan op-vahvistimen A1 portaalla riittävälle tasolle elektronisten kytkinten ES1 --- ES4 käyttämiseksi.

Elektroniset kytkimet ES1 --- ES4 avautuvat ja sulkeutuvat, jolloin suorakaiteen muotoisia pulsseja syntyy vuorotellen transistoreiden T1 --- T4 siltojen alustojen yli.

PWM: ää tai pulssien leveyttä moduloi sisääntuleva sinisignaali, joka johtaa sinitrekvivalentteihin PWM: iin, jotka syötetään tehotransistoreihin, ja muuntajan, joka lopulta tuottaa tarkoitetun 220 V: n tai 120 V: n siniaaltoisen verkkovirran muuntajan toisiolähdössä .

ES1 --- ES4-ulostuloista tuotetun suorakaiteen muotoisen signaalin käyttökerroin moduloidaan vahvistetun sisääntulevan siniaaltosignaalin amplitudilla, mikä aiheuttaa lähtökytkentäisen SPWM-signaalin, joka on verrannollinen siniaalto-RMS: ään. Lähtöpulssin päälläoloaika on siten sisääntulevan sinisignaalin hetkellisen amplitudin mukainen.

Käynnistysajan ja sammutusajan kytkentäjaksoväli määrittävät yhdessä taajuuden, joka on vakio.

Tämän seurauksena syntyy tasaisesti mitoitettu suorakulmainen signaali (neliöaalto) ilman tulosignaalia.

Tavoitteena saavuttaa melko hyvä siniaalto muuntajan ulostulossa, ES1: n suorakulmaisen aallon taajuuden tulisi olla vähintään kaksi kertaa korkeampi kuin sinisen tulosignaalin korkein taajuus.

Elektroniset kytkimet vahvistimina

Laitteen normaali toiminta PWM-vahvistin toteutetaan 4 elektronisella kytkimellä, jotka on tehty ES1 --- ES4: n ympärille. Oletetaan, että op-vahvistintulon tulo nollatasolla saa kondensaattorin C7 latautumaan R8: n kautta, kunnes C7: n poikki oleva jännite saavuttaa tason, joka on riittävä ES1: n kytkemiseksi päälle.

ES1 sulkeutuu ja aloittaa C7: n purkamisen, kunnes sen taso laskee ES1: n ON-tason päälle. ES1 kytkeytyy nyt pois päältä käynnistämällä C7-latauksen uudelleen, ja jakso kytkeytyy nopeasti päälle / pois päältä 50 kHz: n nopeudella, määritettynä C7: n ja R8: n arvoilla.

Jos nyt otetaan huomioon siniaallon läsnäolo op-vahvistimen tulossa, se aiheuttaa tehokkaasti pakotetun vaihtelun C7: n lataussyklissä, mikä saa ES1-lähdön PWM-kytkennän moduloitumaan nousun ja laskun sekvenssin mukaan siniaaltosignaali.

ES1: n lähtösuorakulmaiset aallot tuottavat nyt SPWM: n, jonka käyttökerroin vaihtelee nyt sisääntulevan sinisignaalin mukaan.

Tämän seurauksena siniaaltoekvivalentti SPWM vaihdetaan vuorotellen T1 --- T4 -sillan yli, mikä puolestaan ​​kytkee muuntajan ensisijaiseksi tuottamaan tarvittavat vaihtovirrat muuntajan toisiojohdoista.

Koska toissijainen vaihtojännite syntyy ensisijaisen SPWM-kytkennän mukaisesti, tuloksena oleva AC on täysin vastaava siniaalto AC sinisignaalista.

Siniaaltooskillaattori

Kuten edellä keskusteltiin, D-luokan invertterivahvistin tarvitsee siniaaltosignaalin sisääntulon siniaallon geneartoripiiristä.

Seuraava kuva esittää hyvin yksinkertaisen yksitransistorisen siniaaltogeneraattoripiirin, joka voidaan tehokkaasti integroida PWM-invertteriin.

Edellä mainittujen taajuus siniaaltogeneraattori on noin 250 Hz, mutta tarvitsemme tämän olevan noin 50 Hz, jota voidaan muuttaa muuttamalla arvoja C1 --- C3 ja R3, R4 asianmukaisesti.

Kun taajuus on asetettu, tämän piirin lähtö voidaan liittää invertterikortin C1, C2-tuloon.

Piirilevyn suunnittelu ja muuntajan johdotus

Osaluettelo

Muuntaja: 0-9 V / 220 V virta riippuu transistoreiden tehosta ja akun Ah-luokasta

Tekniset tiedot:

Ehdotettu D-luokan PWM-invertteri on pieni 10 watin testinäytteen prototyyppi. 10 watin matala lähtö johtuu pienitehoisen transistorin käytöstä T1 --- T4: ssä.

Teho voidaan helposti päivittää 100 wattia korvaamalla transistorit TIP147 / TIP142 -parilla.

Se voi nousta vielä korkeammalle tasolle käyttämällä korkeampaa BUS-tasajohtoa transistoreihin missä tahansa välillä 12 V ja 24 V




Edellinen: Ymmärtäminen MOSFET Safe Operating Area tai SOA Seuraava: Kuinka automaattimuunnin toimii - miten tehdä