En sinusbølgeomformer, der bruger klasse-D forstærkerfunktioner ved at konvertere en lille sinusbølgeindgangsfrekvens til ækvivalente sine PWM'er, som til sidst behandles af en H-bridge BJT driver til generering af sinusbølges AC-udgang fra en jævnstrømsbatterikilde.
Hvad er klasse-D forstærker
Arbejdsprincippet for en klasse-D forstærker er faktisk enkel, men alligevel ekstremt effektiv. Et analogt indgangssignal, såsom et audiosignal eller en sinusformet bølgeform fra en oscillator, hugges i ækvivalente PWM'er, også kaldet SPWM.
Disse sinusækvivalente PWM'er eller SPWM s føres til et kraftigt BJT-trin, hvor disse forstærkes med høj strøm og påføres den primære i en step up-transformer.
Transformeren transformerer endelig sinusækvivalenten SPWM til 220V eller 120V sinusbølge AC, hvis bølgeform er nøjagtigt i overensstemmelse med indgangssinusbølgesignalet fra oscillatoren.
Fordele ved klasse-D inverter
Den største fordel ved en klasse D-inverter er dens høje effektivitet (næsten 100%) til en rimelig lav pris.
Klasse-D forstærkere er nemme at oprette og opsætte, hvilket gør det muligt for brugeren at producere effektive sinusbølger med høj effekt uden mange tekniske besvær.
Da BJT'er skal arbejde med PWM'er, giver det dem mulighed for at være køligere og mere effektive, og det giver dem igen mulighed for at arbejde med mindre køleplader.
Et praktisk design
En praktisk klasse-D inverter kredsløb design kan ses i følgende diagram:
IC 74HC4066 kan udskiftes med IC 4066, i så fald kræves den separate 5V ikke, og en fælles 12V kan bruges til hele kredsløbet.
Arbejdet med pwm klasse D inverter er ret simpelt. Sinusbølgesignalet forstærkes af op amp A1-trinnet til passende niveauer til at drive de elektroniske kontakter ES1 --- ES4.
De elektroniske afbrydere ES1 --- ES4 åbnes og lukkes, hvilket skaber skiftevis rektangulære impulser over baserne af transistorer T1 --- T4-broen.
PWM'en eller impulsenes bredde moduleres af indgangssinussignalet, hvilket resulterer i en sinusækvivalent PWM'er, der føres til effekttransistorerne, og transformeren, hvilket i sidste ende producerer den tilsigtede 220V eller 120V sinusbølgenetværks AC ved udgangen af transformatorens sekundære .
Arbejdsfaktoren for et rektangulært signal produceret fra ES1 --- ES4-udgangene moduleres af amplituden på det forstærkede indgangssinusbølgesignal, hvilket forårsager et output-skiftende SPWM-signal, der er proportionalt med sinusbølgen RMS. Således er udgangspulsens on-time i overensstemmelse med den øjeblikkelige amplitude af indgangssinussignalet.
Omskiftningsperiodeintervallet for on-time og off-time sammen bestemmer den frekvens, der vil være konstant.
Derfor oprettes et ensartet dimensioneret rektangulært signal (firkantbølge) i fravær af et indgangssignal.
Som en måde at opnå ret god sinusbølge ved transformatorens output skal frekvensen af den rektangulære bølge fra ES1 være mindst to gange så høj som den højeste frekvens i indgangssinussignalet.
Elektroniske switche som forstærkere
Standardarbejdet i PWM forstærker er implementeret af de 4 elektroniske kontakter lavet omkring ES1 --- ES4. Antages det, at indgangen til op-amp-indgangen på nulniveauet får kondensatoren C7 til at oplades via R8, indtil spændingen over C7 når det niveau, der er tilstrækkeligt til at tænde ES1.
ES1 lukker nu og begynder at aflade C7, indtil dets niveau falder under ON ON-niveauet for ES1. ES1 slukker nu for at starte C7-opladningen igen, og cyklussen tænder / slukker hurtigt med en hastighed på 50 kHz som bestemt af værdierne C7 og R8.
Hvis vi nu overvejer tilstedeværelsen af en sinusbølge ved indgangen til op-forstærkeren, forårsager det effektivt en tvungen variation på ladningscyklussen for C7, hvilket får ES1-udgangen PWM-omskiftning til at blive moduleret i henhold til stignings- og faldsekvensen for sinusbølgesignal.
De output-rektangulære bølger fra ES1 producerer nu SPWM, hvis arbejdsfaktor nu varierer i overensstemmelse med indgangssignalet.
Dette resulterer i, at en sinusbølgeækvivalent SPWM skiftes skiftevis over T1 --- T4-broen, som igen skifter transformatorens primære til at generere de krævede vekselstrømsledninger fra transformatorens sekundære ledninger.
Da den sekundære vekselstrøm oprettes i overensstemmelse med den primære SPWM-omskiftning, er den resulterende vekselstrøm en perfekt ækvivalent sinusbølge AC for indgangssinussignalet.
Sinusbølgsoscillator
Som diskuteret ovenfor har klasse-D inverterforstærker brug for et sinusbølgesignalindgang fra et sinusbølgenearator kredsløb.
Det følgende billede viser et meget simpelt enkelt transistor sinusbølgegenerator kredsløb, som effektivt kan integreres med PWM inverteren.
Hyppigheden af ovenstående sinusbølgenerator er omkring 250 Hz, men vi skal bruge dette til at være omkring 50 Hz, hvilket kan ændres ved at ændre værdierne på C1 --- C3 og R3, R4 korrekt.
Når først frekvensen er indstillet, kan udgangen fra dette kredsløb være forbundet med inverterkortets C1, C2-indgang.
PCB-design og transformerledninger
Liste over dele
Transformer: 0-9V / 220V strøm, afhænger af transistorens watt og batteri Ah-klassificering
Specifikationer:
Den foreslåede klasse D PWM inverter er en lille prototype på 10 watt testprøve. Den lave effekt på 10 watt skyldes brugen af transistor med lav effekt til T1 --- T4.
Effekten kan let opgraderes til 100 watt ved at erstatte transistorer med komplementære par TIP147 / TIP142.
Det kan øges til endnu højere niveauer ved at bruge en højere BUS DC-linje til transistorer, hvor som helst mellem 12V og 24V
Tidligere: Forståelse af MOSFET Safe Operating Area eller SOA Næste: Sådan fungerer en autotransformer - hvordan man laver
