Sinewave invertors, kas izmanto D klases pastiprinātāja funkcijas, pārveidojot nelielu sinusa viļņu ieejas frekvenci līdzvērtīgās sinusa PWM, kuras galu galā apstrādā H-tilta BJT vadītājs lai ģenerētu tīkla sinusoidālo viļņu maiņstrāvu no līdzstrāvas akumulatora avota.
Kas ir D klases pastiprinātājs
A princips D klases pastiprinātājs ir faktiski vienkārša, bet ārkārtīgi efektīva. Analogais ieejas signāls, piemēram, audio signāls vai sinusoidālā viļņu forma no oscilatora, tiek sasmalcināts līdzvērtīgās PWM, ko sauc arī par SPWM.
Šie sinusa ekvivalenti PWM vai SPWM s tiek ievadīts jaudas BJT pakāpē, kur tie tiek pastiprināti ar lielu strāvu, un tiek pielietoti pastiprinātāja transformatora primārajam.
Transformators beidzot pārveido sinusa ekvivalentu SPWM par 220V vai 120V sinusoidālo viļņu maiņstrāvu, kuras viļņu forma precīzi atbilst oscilatora ievadītajam sinusoidālā signāla signālam.
D klases invertora priekšrocības
Galvenā D klases invertora priekšrocība ir tā augstā efektivitāte (gandrīz 100%) ar samērā zemām izmaksām.
D klases pastiprinātāji ir viegli uzbūvējami un uzstādāmi, kas ļauj lietotājam ātri ražot efektīvus, lielas jaudas sinusoidālo invertorus bez daudz tehnisku problēmu.
Tā kā BJT ir jāstrādā ar PWM, tas ļauj tiem būt vēsākiem un efektīvākiem, un tas savukārt ļauj strādāt ar mazākiem radiatoriem.
Praktisks dizains
Praktisku D klases invertora ķēdes dizainu var redzēt šajā diagrammā:
IC 74HC4066 var aizstāt ar IC 4066, tādā gadījumā atsevišķs 5 V nebūs vajadzīgs, un kopējo 12 V var izmantot visai ķēdei.
Pwm D klases invertora darbība ir diezgan vienkārša. Sinusa viļņa signāls tiek pastiprināts ar opamp A1 pakāpi līdz atbilstošam līmenim, lai vadītu elektroniskos slēdžus ES1 --- ES4.
Elektroniskie slēdži ES1 --- ES4 atveras un aizveras, izraisot taisnstūra impulsus pārmaiņus pa tranzistoru T1 --- T4 tilta pamatnēm.
PWM vai impulsu platumu modulē ieejas sinusa signāls, kā rezultātā sinusijas ekvivalents PWM tiek ievadīts jaudas tranzistoros, un transformators, kas galu galā rada paredzēto 220 V vai 120 V sinusoidu tīkla maiņstrāvu pie transformatora sekundārā izejas .
No ES1 --- ES4 izejām iegūtā taisnstūra signāla darba koeficientu modulē pastiprinātā ieejas sinusoidālā signāla amplitūda, kas izraisa izejas pārslēgšanas SPWM signālu, kas proporcionāls sinusa viļņa RMS. Tādējādi izejas impulsa ieslēgšanās laiks atbilst ieejas sinusa signāla momentānai amplitūdai.
Ieslēgšanas laika un izslēgšanās laika pārslēgšanās perioda intervāls kopā nosaka nemainīgu frekvenci.
Līdz ar to bez ieejas signāla tiek izveidots vienmērīgi izmērots taisnstūra signāls (kvadrātveida vilnis).
Lai panāktu diezgan labu sinusa viļņu transformatora izejā, taisnstūra viļņa frekvencei no ES1 jābūt vismaz divas reizes augstākai par augstāko ieejas sinusa signāla frekvenci.
Elektroniskie slēdži kā pastiprinātāji
Standarta sistēmas darbība PWM pastiprinātājs tiek realizēts ar 4 elektroniskajiem slēdžiem, kas izveidoti ap ES1 --- ES4. Pieņemot, ka op amp ievades nulles līmenī kondensators C7 lādējas caur R8, līdz spriegums C7 sasniedz līmeni, kas ir pietiekams, lai ieslēgtu ES1.
ES1 tagad aizveras un sāk izlādēt C7, līdz tā līmenis nokrītas zem ES1 ieslēgšanas līmeņa. ES1 tagad atkal izslēdzas, atkal uzsākot uzlādi C7, un cikls ātri ieslēdzas / izslēdzas ar ātrumu 50 kHz, ko nosaka C7 un R8 vērtības.
Tagad, ja mēs ņemam vērā sinusa viļņa klātbūtni op pastiprinātāja ieejā, tas faktiski rada piespiedu izmaiņas C7 uzlādes ciklā, izraisot ES1 izejas PWM pārslēgšanos modulēt atbilstoši pieauguma un krituma secībai sinusa viļņa signāls.
ES1 izejas taisnstūra viļņi tagad rada SPWM, kura darba koeficients tagad mainās atkarībā no ieejas sinusa signāla.
Tā rezultātā sinusoidālā viļņa ekvivalents SPWM tiek pārmaiņus pārslēgts pa T1 --- T4 tiltu, kas savukārt pārslēdz transformatoru primāri, lai no transformatora sekundārajiem vadiem ģenerētu nepieciešamo maiņstrāvas tīklu.
Tā kā sekundārais maiņstrāvas spriegums tiek izveidots saskaņā ar primāro SPWM komutāciju, iegūtais maiņstrāvas stiprums ir pilnīgi līdzvērtīgs ieejas sinusa signāla sinusoidālajam maiņstrāvai.
Sinusa viļņa oscilators
Kā tika apspriests iepriekš, D klases invertora pastiprinātājam būs nepieciešams sinusa viļņa signāla ievads no sinusa viļņu ģeneratora ķēdes.
Šajā attēlā parādīta ļoti vienkārša viena tranzistora sinusoidālo ģeneratoru shēma, kuru var efektīvi integrēt PWM invertorā.
Iepriekš minēto biežums sinusa viļņu ģenerators ir aptuveni 250 Hz, bet mums tas būs vajadzīgs aptuveni 50 Hz, ko var mainīt, attiecīgi mainot C1 --- C3 un R3, R4 vērtības.
Kad frekvence ir iestatīta, šīs ķēdes izeju var saistīt ar invertora plates C1, C2 ieeju.
PCB dizains un transformatoru elektroinstalācija
Detaļu saraksts
Transformators: 0-9V / 220V strāva būs atkarīga no tranzistoru jaudas un akumulatora Ah vērtējuma
Specifikācijas:
Piedāvātais D klases PWM invertors ir mazs 10 vatu testa parauga prototips. 10 vatu zemā jauda ir saistīta ar mazjaudas tranzistora izmantošanu T1 --- T4.
Jaudu var viegli uzlabot līdz 100 vatiem, nomainot tranzistorus ar TIP147 / TIP142 papildu pāriem.
To var palielināt līdz vēl augstākam līmenim, izmantojot augstāku BUS līdzstrāvas līniju tranzistoriem jebkur starp 12V un 24V
Pāri: Izpratne par MOSFET drošas darbības zonu vai SOA Nākamais: Kā darbojas autotransformators - kā padarīt
