En sinusbølgeomformer som bruker klasse D-forsterkerfunksjoner ved å konvertere en liten sinusbølgeinngangsfrekvens til ekvivalente sine PWMer, som til slutt behandles av en H-bridge BJT driver for å generere sinusbølgestrøm fra en DC-batterikilde.
Hva er klasse-D forsterker
Arbeidsprinsippet til a klasse-D forsterker er faktisk enkelt, men likevel ekstremt effektivt. Et analogt inngangssignal som et lydsignal eller en sinusformet bølgeform fra en oscillator er hakket til ekvivalente PWMer, også kalt SPWM.
Disse sinusekvivalente PWM-ene eller SPWM s blir matet til et kraftig BJT-trinn, hvor disse forsterkes med høy strøm, og påføres primæren til en trinn-opp transformator.
Transformatoren forvandler til slutt sinusekvivalenten SPWM til 220V eller 120V sinusbølge AC, hvis bølgeform er nøyaktig i samsvar med inngangssinusbølgesignalet fra oscillatoren.
Fordeler med klasse D inverter
Den største fordelen med en klasse D-omformer er dens høye effektivitet (nesten 100%) til en rimelig lav pris.
Klasse-D forsterkere er enkle å bygge og sette opp, noe som gjør det mulig for brukeren å produsere effektive sinusbølgeomformere med høy effekt uten mange tekniske problemer.
Siden BJT-ene må jobbe med PWM-er, tillater det dem å være kjøligere og mer effektive, og dette igjen gir dem mulighet til å jobbe med mindre kjøleribber.
En praktisk design
En praktisk klasse-D-inverterkretsdesign kan sees i følgende diagram:
IC 74HC4066 kan erstattes med IC 4066, i så fall vil den separate 5V ikke være nødvendig, og en felles 12V kan brukes for hele kretsen.
Arbeidet til pwm klasse D inverter er ganske enkelt. Sinusbølgesignalet forsterkes av op amp A1-trinnet til tilstrekkelig nivå for å drive de elektroniske bryterne ES1 --- ES4.
De elektroniske bryterne ES1 --- ES4 åpnes og lukkes og forårsaker vekselvis rektangulære pulser over basene til transistorene T1 --- T4.
PWM eller pulsenes bredde moduleres av inngangssinussignalet, noe som resulterer i en sinusekvivalent PWMs som mates til effekttransistorene, og transformatoren, og til slutt produserer den tiltenkte 220V eller 120V sinusbølgenettstrøm AC ved utgangen fra transformatorens sekundær. .
Driftsfaktoren til et rektangulært signal produsert fra ES1 --- ES4-utgangene moduleres av amplituden til det forsterkede inngangssinusbølgesignalet, som forårsaker et utgangsbryter-SPWM-signal proporsjonalt med sinusbølgen RMS. Således er utgangspulsens tid i samsvar med den øyeblikkelige amplituden til inngangssinussignalet.
Koblingsperiodeintervallet for tiden og av-tiden bestemmer sammen frekvensen som vil være konstant.
Følgelig opprettes et jevnt dimensjonert rektangulært signal (firkantbølge) i fravær av et inngangssignal.
Som en måte å oppnå ganske god sinusbølge ved utgangen fra transformatoren, bør frekvensen til den rektangulære bølgen fra ES1 være minst to ganger så høy som den høyeste frekvensen i inngangssinussignalet.
Elektroniske brytere som forsterkere
Standardarbeidet til PWM forsterker er implementert av de 4 elektroniske bryterne laget rundt ES1 --- ES4. Anta at inngangen til op amp-inngangen på nullnivået får kondensatoren C7 til å lade via R8, til spenningen over C7 når nivået som er tilstrekkelig til å slå PÅ ES1.
ES1 lukkes nå og begynner å tømme C7 til nivået synker under ON-nivået på ES1. ES1 slår seg nå AV og starter C7-ladingen igjen, og syklusen slås raskt PÅ / AV med en hastighet på 50 kHz, som bestemt av verdiene til C7 og R8.
Nå, hvis vi vurderer tilstedeværelsen av en sinusbølge ved inngangen til op-forsterkeren, forårsaker det effektivt en tvungen variasjon på ladningssyklusen til C7, noe som får ES1-utgangen PWM-svitsjing til å bli modulert i henhold til økning og fall-sekvensen til sinusbølgesignal.
De utgående rektangulære bølgene fra ES1 produserer nå SPWM hvis driftsfaktor nå varierer i samsvar med inngangssinussignalet.
Dette resulterer i at en sinusbølgeekvivalent SPWM skiftes vekselvis over T1 --- T4-broen, som igjen bytter transformatorens primær for å generere det nødvendige vekselstrømnettet fra transformatorens sekundære ledninger.
Siden den sekundære vekselspenningen er opprettet i samsvar med den primære SPWM-svitsjen, er den resulterende vekselstrømmen en perfekt ekvivalent sinusbølge AC til inngangssinussignalet.
Sinus-oscillator
Som diskutert ovenfor, vil klasse D-inverterforsterkeren trenge en sinusbølgesignalinngang fra en sinusbølgenerator-krets.
Følgende bilde viser en veldig enkel enkel transistor sinusbølgegeneratorkrets som effektivt kan integreres med PWM-omformeren.
Hyppigheten av ovennevnte sinusbølgenerator er rundt 250 Hz, men vi trenger dette til å være rundt 50 Hz, som kan endres ved å endre verdiene til C1 --- C3 og R3, R4 riktig.
Når frekvensen er innstilt, kan utgangen fra denne kretsen være koblet til C1, C2-inngangen til omformerkortet.
PCB-design og transformatorledninger
Deleliste
Transformator: 0-9V / 220V strøm, vil avhenge av transistors watt og batteri Ah vurdering
Spesifikasjoner:
Den foreslåtte PWM-omformeren av klasse D er en liten prototype på 10 watt. Den 10 watt lave ytelsen skyldes bruk av laveffekttransistor for T1 --- T4.
Effekten kan enkelt oppgraderes til 100 watt ved å erstatte transistorer med komplementære par TIP147 / TIP142.
Den kan øke til enda høyere nivåer ved å bruke høyere BUS DC-linje for transistorer, hvor som helst mellom 12V og 24V
Forrige: Forstå MOSFET Safe Operating Area eller SOA Neste: Hvordan en autotransformator fungerer - hvordan lage
