D klasės „Sinewave“ keitiklio grandinė

„Sinewave“ keitiklis, naudojant D klasės stiprintuvo funkcijas, mažą sinusinės bangos įvesties dažnį paverčiantis lygiaverčiais sinuso PWM, kuriuos galiausiai apdoroja H-tiltas BJT vairuotojas tinklo sinusinės bangos kintamosios srovės generavimui iš nuolatinės srovės baterijų šaltinio.

Kas yra D klasės stiprintuvas

A principas D klasės stiprintuvas iš tikrųjų yra paprastas, tačiau nepaprastai efektyvus. Analoginis įvesties signalas, pavyzdžiui, garso signalas arba sinusoidinė bangos forma iš osciliatoriaus, yra susmulkinama į lygiaverčius PWM, dar vadinamus SPWM.

Šie sinusiniai lygiaverčiai PWM arba SPWM s paduodamas į galios BJT pakopą, kur jie stiprinami didele srove ir pritaikomi pakopinio transformatoriaus pirminiui.

Transformatorius galiausiai sinuso ekvivalentą SPWM paverčia 220 V arba 120 V sinusinės bangos kintamąja srove, kurios bangos forma tiksliai atitinka osciliatoriaus įvestą sinusinės bangos signalą.

D klasės keitiklio privalumai

Pagrindinis D klasės keitiklio privalumas yra jo didelis efektyvumas (beveik 100%) už pakankamai mažą kainą.

D klasės stiprintuvai juos lengva pastatyti ir nustatyti, o tai leidžia vartotojui greitai gaminti efektyvius, didelės galios sinusinės bangos keitiklius be daugybės techninių rūpesčių.

Kadangi BJT turi dirbti su PWM, tai leidžia jiems būti vėsesniems ir efektyvesniems, o tai savo ruožtu leidžia dirbti su mažesniais radiatoriais.

Praktinis dizainas

Praktinį D klasės keitiklio grandinės dizainą galima pamatyti šioje diagramoje:

IC 74HC4066 galima pakeisti IC 4066, tokiu atveju atskiras 5 V nereikalaus, o visai grandinei galima naudoti bendrą 12 V įtampą.

Pwm-D klasės keitiklio darbas yra gana paprastas. Sinusinės bangos signalą sustiprina veikimo stiprintuvo A1 pakopa iki tinkamo lygio, kad būtų galima valdyti elektroninius jungiklius ES1 --- ES4.

Elektroniniai jungikliai ES1 --- ES4 atsidaro ir užsidaro, sukeldami stačiakampius impulsus per tranzistorių T1 --- T4 tilto pagrindus.

PWM arba impulsų plotį moduliuoja įvestas sinusinis signalas, gaunantis sinuso ekvivalentinius PWM, tiekiamus į maitinimo tranzistorius, ir transformatorius, galiausiai sukuriantis numatytą 220 V arba 120 V sinusinių bangų tinklo AC transformatoriaus išvestyje. .

Stačiakampio signalo, gaunamo iš ES1 --- ES4 išėjimų, veikimo koeficientas moduliuojamas pagal sustiprinto įėjimo sinusinės bangos signalo amplitudę, kuri sukelia išėjimo perjungimo SPWM signalą, proporcingą sinusinės bangos RMS. Taigi išvesties impulso įjungimo laikas atitinka momentinę įėjimo sinusinio signalo amplitudę.

Įjungimo laiko ir išjungimo laiko perjungimo laikotarpio intervalas kartu nustato dažnį, kuris bus pastovus.

Vadinasi, nesant įvesties signalo sukuriamas vienodo dydžio stačiakampis signalas (kvadratinė banga).

Norint pasiekti gana gerą sinusinę bangą transformatoriaus išvestyje, stačiakampio bangos iš ES1 dažnis turėtų būti bent du kartus didesnis už aukščiausią įvesto sinusinio signalo dažnį.

Elektroniniai jungikliai kaip stiprintuvai

Standartinis PWM stiprintuvas yra įgyvendinta 4 elektroniniais jungikliais, esančiais aplink ES1 --- ES4. Tarkime, kad veikimo stiprintuvo įvesties nulio lygiu kondensatorius C7 kraunasi per R8, kol įtampa C7 pasieks lygį, kurio pakanka įjungti ES1.

Dabar ES1 užsidaro ir pradeda iškrauti C7, kol jo lygis nukris žemiau ES1 įjungimo lygio. ES1 dabar vėl išsijungia, pradėdamas C7 įkrovimą, ir ciklas greitai įsijungia / išjungia 50 kHz dažniu, kaip nustatyta pagal C7 ir R8 reikšmes.

Dabar, jei atsižvelgsime į sinusinės bangos buvimą op stiprintuvo įvestyje, tai iš tikrųjų sukelia priverstinį C7 įkrovimo ciklo pokytį, todėl ES1 išėjimo PWM perjungimas moduliuojamas pagal pakilimo ir kritimo seką sinusinės bangos signalas.

Iš ES1 išvestos stačiakampės bangos dabar sukuria SPWM, kurio darbo koeficientas dabar skiriasi priklausomai nuo įėjimo sinusinio signalo.

Dėl to sinusinės bangos ekvivalentas SPWM bus pakaitomis perjungtas per T1 --- T4 tiltą, kuris savo ruožtu perjungia transformatorių į pirminį, kad iš transformatoriaus antrinių laidų būtų generuojamas reikalingas kintamosios srovės tinklas.

Kadangi antrinė kintamosios srovės įtampa sukuriama pagal pirminį SPWM perjungimą, gaunama kintamoji srovė yra visiškai ekvivalentinė įėjimo sinuso signalo sinusinės bangos AC.

Sinusinės bangos osciliatorius

Kaip aptarta aukščiau, D klasės keitiklio stiprintuvui reikės sinusinės bangos signalo įvesties iš sinusinės bangos geneartoriaus grandinės.

Šiame paveikslėlyje parodyta labai paprasta vieno tranzistoriaus sinusinių bangų generatoriaus grandinė, kurią galima efektyviai integruoti į PWM keitiklį.

Aukščiau išvardytų dažnis sinusinių bangų generatorius yra maždaug 250 Hz, tačiau mums reikės maždaug 50 Hz, kurį galima pakeisti tinkamai pakeičiant C1 --- C3 ir R3, R4 reikšmes.

Nustačius dažnį, šios grandinės išvestis gali būti susieta su keitiklio plokštės įėjimu C1, C2.

PCB projektavimas ir transformatorių laidai

Dalių sąrašas

Transformatorius: 0–9 V / 220 V srovė priklausys nuo tranzistorių galios ir akumuliatoriaus Ah reitingo

Specifikacijos:

Siūlomas D klasės PWM keitiklis yra nedidelis 10 vatų bandinio pavyzdžio prototipas. 10 vatų mažą galią lemia mažos galios tranzistoriaus naudojimas T1 --- T4.

Galingumą galima lengvai padidinti iki 100 vatų, pakeičiant tranzistorius papildomomis TIP147 / TIP142 poromis.

Jis gali padidėti iki dar aukštesnio lygio, naudojant tranzistoriams didesnę BUS nuolatinės srovės liniją, bet kurioje vietoje tarp 12 V ir 24 V