D-klassi siinuslaine inverter

D-klassi võimendi funktsioone kasutav siinuslaine inverter, teisendades väikese siinuslaine sisendsageduse samaväärseteks siinus-PWM-ideks, mille lõpuks töötleb H-silla BJT juht alalisvoolu patareiallika võrgusiinete vahelduvvoolu väljundi genereerimiseks.

Mis on D-klassi võimendi

Tööpõhimõte a D-klassi võimendi on tegelikult lihtne, kuid äärmiselt tõhus. Analoog sisendsignaal, näiteks helisignaal või ostsillaatori sinusoidaalne lainekuju, tükeldatakse samaväärseteks PWM-ideks, mida nimetatakse ka SPWM-iks.

Need siinusekvivalendid PWM-id või SPWM s suunatakse võimsusega BJT-astmesse, kus neid võimendatakse suure vooluga ja rakendatakse astmelise trafo primaarsele.

Trafo muundab lõpuks siinusekvivalendi SPWM 220V või 120V siinuslaineks AC, mille lainekuju vastab täpselt ostsillaatori sisendsinuslaine signaalile.

D-klassi inverteri eelised

D-klassi inverteri peamine eelis on selle kõrge efektiivsus (peaaegu 100%) ja mõistlikult madal hind.

D-klassi võimendid neid on lihtne ehitada ja seadistada, mis võimaldab kasutajal ilma paljude tehniliste probleemideta toota kiiresti tõhusaid suure võimsusega siinusmuundureid.

Kuna BJT-d peavad töötama PWM-idega, võimaldab see neil olla lahedam ja tõhusam ning see omakorda võimaldab töötada väiksemate jahutusradiaatoritega.

Praktiline disain

Praktilist D-klassi muunduri vooluahela kujundust saab näha järgmiselt skeemilt:

IC 74HC4066 saab asendada IC 4066-ga, sel juhul pole eraldi 5 V vaja ning kogu vooluahela jaoks saab kasutada ühist 12 V-d.

Pwm-klassi D inverteri töö on üsna lihtne. Siinuslaine signaal võimendatakse op amp A1 astmel piisava tasemeni elektrooniliste lülitite ES1 --- ES4 juhtimiseks.

Elektroonilised lülitid ES1 --- ES4 avanevad ja sulguvad, põhjustades ristkülikukujulisi impulsse vaheldumisi üle transistoride T1 --- T4 aluste.

PWM-i või impulsside laiust moduleerib sisendsiinusignaal, mille tulemuseks on võimsustransistoridesse sisestatud siinusega samaväärsed PWM-id ja trafo, mis lõpuks loob trafo sekundaarses väljundis kavandatud 220V või 120V siinuslaine põhivõrgu .

ES1 --- ES4 väljunditest toodetud ristkülikukujulise signaali töökoefitsienti moduleerib võimendatud sisend-siinuslaine signaali amplituud, mis põhjustab siinuse RMS-iga proportsionaalse väljundi vahetava SPWM-signaali. Seega on väljundimpulsi sisselülitamise aeg kooskõlas sisendsinusignaali hetkelise amplituudiga.

Sisselülitusaja ja väljalülitusaja lülitusperioodide intervall määrab koos püsivuse sageduse.

Järelikult luuakse sisendsignaali puudumisel ühtlase mõõtmetega ristkülikukujuline signaal (ruutlaine).

Trafo väljundis üsna hea siinuslaine saavutamiseks peaks ES1 ristkülikukujulise laine sagedus olema vähemalt kaks korda suurem kui sisendsinusignaali kõrgeim sagedus.

Elektroonilised lülitid võimenditena

Standardne töö PWM võimendi on rakendatud ES1 --- ES4 ümber tehtud 4 elektroonilise lülitiga. Eeldades, et op-võimendi sisendi nulltaseme sisend põhjustab kondensaatori C7 laadimise R8 kaudu, kuni pinge C7 saavutab taseme, mis on piisav ES1 sisselülitamiseks.

ES1 sulgeb nüüd ja hakkab tühjendama C7, kuni selle tase langeb alla ES1 lüliti ON taseme. ES1 lülitub nüüd C7 laadimise uuesti välja ja tsükkel lülitub kiiresti sisse / välja kiirusega 50 kHz, mis on määratud C7 ja R8 väärtustega.

Kui nüüd arvestada siinuslaine olemasolu op-võimendi sisendis, põhjustab see C7 laadimistsüklis tõhusat sundmuutust, põhjustades ES1 väljundi PWM-i lülitumise modulatsiooni vastavalt tõusu ja languse järjestusele siinuslaine signaal.

ES1 väljund ristkülikukujulised lained tekitavad nüüd SPWM-i, mille töökoefitsient varieerub nüüd vastavalt sisendi siinusignaalile.

Selle tulemusel lülitatakse vaheldumisi siinuslaine ekvivalent SPWM üle T1 --- T4 silla, mis omakorda lülitab trafo primaarseks, et genereerida trafo sekundaartraatidest vajalikud vahelduvvooluvõrgud.

Kuna sekundaarne vahelduvpinge luuakse vastavalt primaarsele SPWM-i lülitamisele, on saadud vahelduvvool sisendsinusignaali täiesti ekvivalentne siinuslaine AC.

Siinuslaine ostsillaator

Nagu eespool arutletud, vajab D-klassi invertervõimendi siinuslaine signaali sisendit siinuslaine geneartori ahelast.

Järgmine pilt näitab väga lihtsat ühe transistori siinuslaine generaatori vooluahelat, mida saab tõhusalt integreerida PWM inverteriga.

Eeltoodu sagedus siinuslaine generaator on umbes 250 Hz, kuid meil on vaja, et see oleks umbes 50 Hz, mida saab muuta, muutes sobivalt väärtusi C1 --- C3 ja R3, R4.

Kui sagedus on seatud, võib selle vooluahela väljund olla ühendatud inverterplaadi sisendiga C1, C2.

PCB disain ja trafo juhtmestik

Osade nimekiri

Trafo: 0–9 V / 220 V vool, sõltub transistoride võimsusest ja aku Ah reitingust

Spetsifikatsioonid:

Kavandatav D-klassi PWM-inverter on väike 10-vatine testproovi prototüüp. 10-vatine madal väljund on tingitud väikese võimsusega transistori kasutamisest T1 --- T4 jaoks.

Väljundvõimsust saab hõlpsasti suurendada 100 vatti, asendades transistorid täiendavate paaridega TIP147 / TIP142.

See võib tõusta veelgi kõrgemale tasemele, kasutades transistoride jaoks kõrgemat BUS-alalisvooluliini kõikjal vahemikus 12–24 V