Cirkulárny obvod invertora sinewave triedy D.

Sínusový invertor využívajúci zosilňovač triedy D prevádza malú sínusovú vstupnú frekvenciu na ekvivalentné sínusové PWM, ktoré nakoniec spracuje Vodič H-mosta BJT na generovanie sieťového výstupu sínusovej vlny zo zdroja jednosmerného akumulátora.

Čo je to zosilňovač triedy D.

Princíp práce a zosilňovač triedy D je v skutočnosti jednoduchý, ale mimoriadne efektívny. Vstupný analógový signál, ako je zvukový signál alebo sínusový priebeh z oscilátora, je rozdelený na ekvivalentné PWM, ktoré sa tiež nazývajú SPWM.

Tieto sínusové ekvivalentné PWM alebo SPWM s je napájaný do výkonového stupňa BJT, kde sú zosilnené vysokým prúdom a privádzané do primárnej časti zosilňovacieho transformátora.

Transformátor nakoniec transformuje sínusový ekvivalent SPWM na sínusovú vlnu striedavého prúdu 220 V alebo 120 V, ktorej priebeh je presne v súlade so vstupným sínusovým signálom z oscilátora.

Výhody invertora triedy D

Hlavnou výhodou invertora triedy D je jeho vysoká účinnosť (takmer 100%) pri primerane nízkych nákladoch.

Zosilňovače triedy D. sú ľahko zostaviteľné a nastaviteľné, čo umožňuje používateľovi rýchlo vyrábať efektívne a vysoko výkonné sínusové invertory bez mnohých technických ťažkostí.

Pretože BJT musia pracovať s PWM, umožňuje im to byť chladnejšie a efektívnejšie, čo im zase umožňuje pracovať s menšími chladičmi.

Praktický dizajn

Praktický návrh obvodu invertora triedy D je uvedený v nasledujúcom diagrame:

IC 74HC4066 je možné nahradiť IC 4066, v takom prípade nebude potrebných samostatných 5V a pre celý obvod je možné použiť spoločné 12V.

Práca invertora triedy pwm triedy D je pomerne jednoduchá. Sínusový signál je zosilnený stupňom operačného zosilňovača A1 na adekvátne úrovne pre riadenie elektronických spínačov ES1 --- ES4.

Elektronické spínače ES1 --- ES4 sa otvárajú a zatvárajú a spôsobujú striedavo generovanie obdĺžnikových impulzov cez základne mostíkov tranzistorov T1 --- T4.

PWM alebo šírka impulzov je modulovaná vstupným sínusovým signálom, čo má za následok sínusový ekvivalent PWM napájaných do výkonových tranzistorov a transformátora, ktorý nakoniec produkuje zamýšľanú sínusovú sieť striedavého prúdu 220 V alebo 120 V na výstupe sekundárneho transformátora .

Činiteľ obdĺžnikového signálu produkovaného z výstupov ES1 --- ES4 je modulovaný amplitúdou zosilneného vstupného signálu sínusovej vlny, čo spôsobí výstupný spínací signál SPWM úmerný sínusovej vlne RMS. Čas zapnutia výstupného impulzu je teda v súlade s okamžitou amplitúdou vstupného sínusového signálu.

Interval spínacej periódy času zapnutia a času vypnutia spolu určuje frekvenciu, ktorá bude konštantná.

V dôsledku toho sa pri absencii vstupného signálu vytvorí rovnomerne dimenzovaný obdĺžnikový signál (štvorcová vlna).

Ako spôsob, ako dosiahnuť pomerne dobrú sínusovú vlnu na výstupe transformátora, by frekvencia obdĺžnikovej vlny z ES1 mala byť minimálne dvojnásobne vyššia ako najvyššia frekvencia vo vstupnom sínusovom signáli.

Elektronické spínače ako zosilňovače

Štandardné fungovanie Zosilňovač PWM je implementovaný 4 elektronickými spínačmi vyrobenými okolo ES1 --- ES4. Za predpokladu, že vstup vstupu operačného zosilňovača na nulovej úrovni spôsobí nabitie kondenzátora C7 cez R8, kým napätie na C7 nedosiahne úroveň, ktorá je dostatočná na zapnutie ES1.

ES1 sa teraz zatvára a začne vybíjať C7, kým jeho hladina neklesne pod úroveň zapnutia ES1. ES1 sa teraz vypne, čím sa znovu spustí nabíjanie C7, a cyklus sa rýchlo zapne / vypne s rýchlosťou 50 kHz, ako je určené hodnotami C7 a R8.

Teraz, keď vezmeme do úvahy prítomnosť sínusovej vlny na vstupe operačného zosilňovača, účinne to spôsobí vynútené zmeny v cykle nabíjania C7, čo spôsobí, že prepínanie výstupu PWM ES1 bude modulované podľa postupnosti stúpania a klesania sínusový signál.

Výstupné obdĺžnikové vlny z ES1 teraz produkujú SPWM, ktorého činiteľ sa teraz líši podľa vstupného sínusového signálu.

To vedie k tomu, že sa cez mostík T1 --- T4 striedavo prepína sínusový vlnový ekvivalent SPWM, ktorý zase prepína primárny transformátor, aby generoval požadovanú sieť striedavého prúdu zo sekundárnych vodičov transformátora.

Pretože sekundárne striedavé napätie sa vytvára v súlade s primárnym prepínaním SPWM, výsledný striedavý prúd je dokonale ekvivalentný sínusový priebeh striedavého prúdu vstupného sínusového signálu.

Oscilátor sínusovej vlny

Ako bolo uvedené vyššie, invertorový zosilňovač triedy D bude potrebovať vstup signálu sínusovej vlny z obvodu sínusovej vlny geneartora.

Nasledujúci obrázok ukazuje veľmi jednoduchý obvod generátora sínusových vĺn s jediným tranzistorom, ktorý je možné efektívne integrovať do invertora PWM.

Frekvencia vyššie uvedeného generátor sínusových vĺn je okolo 250 Hz, ale budeme potrebovať, aby to bolo okolo 50 Hz, čo sa dá zmeniť príslušnou zmenou hodnôt C1 - C3 a R3, R4.

Akonáhle je nastavená frekvencia, výstup tohto obvodu by mohol byť prepojený so vstupom C1, C2 na doske meniča.

Dizajn dosiek plošných spojov a zapojenie transformátora

Zoznam položiek

Transformátor: prúd 0-9 V / 220 V, bude závisieť od výkonu tranzistorov a hodnoty Ah batérie

Technické údaje:

Navrhovaný invertor PWM triedy D je malý prototyp skúšobnej vzorky s výkonom 10 W. Nízky výkon 10 W je spôsobený použitím tranzistora s nízkym výkonom pre T1 --- T4.

Výkon je možné ľahko zvýšiť na 100 wattov výmenou tranzistorov za doplnkové páry TIP147 / TIP142.

Môže sa zvýšiť na ešte vyššiu úroveň použitím vyššej BUS DC linky pre tranzistory, kdekoľvek medzi 12V a 24V