Sinusinės bangos PWM (SPWM) grandinė naudojant „Opamp“

SPWM reiškia sinusinės bangos impulsų pločio moduliaciją, kuri yra impulso pločio išdėstymas, kai impulsai pradžioje yra siauresni, kurie palaipsniui tampa platesni viduryje, o vėliau vėl siaurėja išdėstymo pabaigoje. Šis impulsų rinkinys, įgyvendinamas indukcinėje programoje, tokioje kaip keitiklis, leidžia išvestį paversti eksponentine sinusinės bangos forma, kuri gali atrodyti visiškai identiška įprastinei tinklelio sinuso bangos formai,

Sinerio bangos išvesties gavimas iš keitiklio gali būti pats svarbiausias ir naudingiausias bruožas, užtikrinantis maksimalų įrenginio efektyvumą, atsižvelgiant į jo išvesties kokybę. Sužinokime, kaip padaryti sinusinės bangos PWM arba SPWM naudojant opamp.

Imituoti sinuso bangos formą nėra lengva

Sinusoidinės bangos išėjimas gali būti gana sudėtingas ir gali būti nerekomenduojamas keitikliams, nes elektroniniai prietaisai paprastai nemėgsta eksponentiškai kylančių srovių ar įtampų. Kadangi keitikliai iš esmės gaminami naudojant kietojo kūno elektroninius prietaisus, paprastai išvengiama sinusinės bangos formos.

Elektroniniai maitinimo įtaisai, priversti veikti su sinusinėmis bangomis, sukelia neefektyvius rezultatus, nes prietaisai paprastai tampa gana karšti, palyginti su tais, kai jie veikia su kvadratinių bangų impulsais.

Taigi kitas geriausias variantas įgyvendinti a sinuso banga iš keitiklio yra PWM, kuris reiškia pulso pločio moduliavimą.

PWM yra pažangus būdas (skaitmeninis variantas) eksponentinės bangos formos išdėstymui proporcingai kintančiais kvadratinio impulso pločiais, kurių grynoji vertė apskaičiuojama taip, kad tiksliai atitiktų pasirinktos eksponentinės bangos formos grynąją vertę, čia „grynoji“ vertė reiškia RMS vertę. Todėl puikiai apskaičiuotas PWM, atsižvelgiant į tam tikrą sinusinę bangą, gali būti naudojamas kaip puikus atitikmuo nurodytos sinusinės bangos replikavimui.

Be to, PWM tampa idealiai suderinama su elektroniniais maitinimo įtaisais (mosfets, BJT, IGBTS) ir leidžia jiems veikti kuo mažiau išsklaidant šilumą.

Tačiau sinusinių bangų PWM bangos formų generavimas ar sudarymas paprastai laikomas sudėtingu, ir todėl, kad įgyvendinimą nėra lengva imituoti mintyse.

Net aš turėjau patirti protų šturmą, kad galėčiau tinkamai imituoti funkciją intensyviai mąstydamas ir įsivaizduodamas.

Kas yra SPWM

Lengviausias žinomas būdas generuoti sinchronizatoriaus PWM (SPWM) yra tiekti porą eksponentiškai kintančių signalų į opampo įvestį reikalingam apdorojimui. Tarp dviejų įvesties signalų dažnis turi būti daug didesnis, palyginti su kitais.

The IC 555 taip pat gali būti efektyviai naudojamas sinuso ekvivalento PWM generavimui , integruojant jo įmontuotus opampus ir R / C trikampio rampos generatoriaus grandinę.

Ši diskusija padės jums suprasti visą procedūrą.

Naujiems mėgėjams ir net profesionalams bus gana lengva suprasti, kaip sinusinės bangos PWM (SPWM) įgyvendinami apdorojant porą signalų naudojant opamp, išsiaiškinkime tai naudodami šią diagramą ir modeliavimą.

Naudojant du įvesties signalus

Kaip minėta ankstesniame skyriuje, procedūra apima dviejų eksponentiškai kintančių bangų formų tiekimą į opampo įvestis.

Čia „Opamp“ yra sukonfigūruotas kaip tipinis palyginamasis elementas, todėl galime manyti, kad „Opamp“ akimirksniu pradės lyginti šių dviejų uždėtų bangos formų momentinius įtampos lygius tuo momentu, kai jie atsiranda arba yra naudojami jo įėjimams.

Norint, kad „Opamp“ išvestyje galėtų tinkamai įgyvendinti reikalingus sinusinės bangos PWM, būtina, kad vienas iš signalų būtų daug dažnesnis už kitus. Lėtesnis dažnis čia yra tas, kuris turėtų būti imties sinusinė banga, kurią reikia imituoti (atkartoti) PWM.

Idealiu atveju abu signalai turėtų būti sinusinės bangos (viena iš jų dažnis didesnis nei kitas), tačiau tas pats gali būti įgyvendinamas įtraukiant trikampio bangą (aukšto dažnio) ir sinuso bangą (žemo dažnio pavyzdinę bangą).

Kaip matyti iš šių paveikslėlių, aukšto dažnio signalas visuomet taikomas opampo invertuojančiam įėjimui (-), o kitas lėtesnis sinusinis banga - neinvertuojančiam (+) opampo įėjimui.

Blogiausiu atveju abu signalai gali būti trikampio bangos su rekomenduojamais dažnio lygiais, kaip aptarta aukščiau. Vis dėlto tai padėtų jums pasiekti pakankamai gerą sinchroninių bangų PWM.

Didesnio dažnio signalas vadinamas nešiklio signalu, o lėtesnis mėginio signalas vadinamas moduliuojančiu įėjimu.

SPWM sukūrimas su trikampio banga ir „Sinewave“

Remdamiesi aukščiau esančiu paveikslu, per brėžtus taškus galime aiškiai vizualizuoti įvairius sutampančius arba sutampančius dviejų signalų įtampos taškus per tam tikrą laiką.

Horizontali ašis žymi bangos formos laikotarpį, o vertikali ašis rodo dviejų tuo pačiu metu veikiančių, vienas ant kito uždėtos bangos formos įtampos lygius.

Paveikslas informuoja mus apie tai, kaip opampas reaguotų į rodomus sutampančius momentinius dviejų bangos formų įtampos lygius ir išvesties metu sukurtų atitinkamai skirtingą sinusinės bangos PWM.

Procedūrą iš tikrųjų nėra taip sunku įsivaizduoti. „Opamp“ tiesiog palygina greito trikampio bangos kintamą momentinės įtampos lygį su santykinai daug lėtesne sinusine banga (tai taip pat gali būti trikampio banga) ir patikrina atvejus, kai trikampio bangos įtampa gali būti mažesnė už sinusinės bangos įtampą ir reaguoja akimirksniu. kuriant aukštą logiką jos išėjimuose.

Tai palaikoma tol, kol trikampio bangos potencialas ir toliau yra žemesnis už sinusinės bangos potencialą, o tuo momentu, kai sinuso bangos potencialas yra žemesnis nei momentinio trikampio bangos potencialas, išėjimai grįžta su mažu ir išlieka tol, kol situacija vėl atsinaujina. .

Šis nuolatinis dviejų uždėtų bangų formų momentinių potencialų lygių palyginimas per du opampų įėjimus lemia atitinkamai besikeičiančių PWM sukūrimą, kuris gali būti tiksliai sinusinės bangos formos, pritaikytos ant invertuojančio opampo įėjimo, pakartojimas.

„Opamp“ tvarko SPWM

Šiame paveikslėlyje parodyta pirmiau minėtos operacijos simuliacija:

Čia galime pamatyti, kaip minėtas paaiškinimas praktiškai įgyvendinamas, ir būtent taip „Opamp“ vykdytų tą patį (nors ir daug greitesniu greičiu, ms).

Viršutiniame paveiksle pavaizduotas šiek tiek tikslesnis SPWM pavaizdavimas nei antroje slinkimo diagramoje, taip yra todėl, kad pirmame paveikslėlyje aš turėjau komfortą grafiko išdėstymui fone, o antroje modeliuojamoje diagramoje turėjau tą patį brėžti be grafiko koordinates, todėl aš galėjau praleisti kelis sutampančius taškus, todėl išėjimai atrodo šiek tiek netikslūs, palyginti su pirmuoju.

Nepaisant to, operacija yra akivaizdi ir aiškiai parodo, kaip opampas turėtų apdoroti PWM sinusinę bangą, palygindamas du tuo pačiu metu skirtingus signalus savo įėjimuose, kaip paaiškinta ankstesniuose skyriuose.

Tiesą sakant, opampas sinuso bangos PWM apdoros daug tiksliau nei aukščiau parodyta simuliacija, gali būti 100 kartų geresnė, sukuriant itin vienodus ir gerai išmatuojamus PWM, atitinkančius paduotą mėginį. sinusinės bangos.

Grandinės schema