Innlegget forklarer noen få kretsbegreper som kan brukes til å konvertere eller modifisere en vanlig firkantbølgeomformer til et sofistikert sinusbølgeomformer-design.
Før du studerer de forskjellige designene som er forklart i denne artikkelen, ville det være interessant å vite hvilke faktorer som vanligvis gjør en sinusbølgeomformer mer ønskelig enn en firkantbølgedesign.
Hvordan fungerer frekvens i omformere
Omformere involverer i utgangspunktet frekvens eller svingninger for å implementere boost- og inversjonshandlingene. Frekvensen som vi vet er generering av pulser med et jevnt og beregnet mønster, for eksempel kan en typisk inverterfrekvens bli vurdert til 50Hz eller 50 positive pulser per sekund.
Den grunnleggende frekvensbølgeformen til en omformer er i form av firkantbølgepulser.
Som vi alle vet, er en firkantbølge aldri egnet for drift av sofistikert elektronisk utstyr som TV, musikkspillere, datamaskiner etc.
AC-vekselstrømnettet som vi får ved vårt innenlandske strømuttak, består også av pulserende strømfrekvens, men disse er i form av sinusformede bølger eller sinusbølger.
Det er normalt på 50Hz eller 60Hz, avhengig av spesifikke spesifikasjoner for landstjenester.
Ovennevnte sinuskurve for vekselstrømsbølgeformen hjemme refererer til de eksponentielt stigende spenningstoppene som utgjør de 50 syklusene til frekvensen.
Siden den innenlandske vekselstrømmen vår genereres gjennom magnetiske turbiner, er bølgeformen iboende en sinusbølge, så det krever ingen videre behandling og blir direkte brukbar i hjemmene for alle typer apparater.
Omvendt i omformere har den grunnleggende bølgeformen form av firkantbølger som trenger grundig behandling for å gjøre enheten kompatibel med alle typer utstyr.
Forskjellen mellom Square Wave og Sine Wave
Som vist i figuren kan en firkantbølge og sinusbølge ha identiske toppspenningsnivåer, men RMS-verdien eller rotverdiens kvadratverdi er kanskje ikke identisk. Dette aspektet er det som gjør en firkantbølge spesielt forskjellig fra en sinusbølge, selv om toppverdien kan være den samme.
Derfor vil en firkantbølgeomformer som arbeider med 12V DC generere en utgang som tilsvarer 330V akkurat som en sinusbølgeomformer som opererer med det samme batteriet, men hvis du måler utgangs-RMS for begge omformerne, vil den variere betydelig (330V og 220V).
Bildet viser feilaktig 220V som toppen, faktisk skal det være 330V
I diagrammet ovenfor er den grønnfargede bølgeformen sinusbølgeformen, mens den oransje skildrer den firkantede bølgeformen. Den skyggelagte delen er overflødig RMS som må utjevnes for å gjøre begge RMS-verdiene så nærme som mulig.
Å konvertere en firkantbølgeomformer til en sinusbølgeekvivalent betyr altså i utgangspunktet å tillate firkantbølgeomformeren å produsere den nødvendige toppverdien på si 330V, men likevel å ha en RMS omtrent lik sin sinusbølge.
Hvordan konvertere / endre en firkantet bølgeform til sinusbølgeformekvivalent
Dette kan gjøres enten ved å skære en firkantbølgeprøve i en sinusbølgeform, eller ganske enkelt ved å hugge en prøvekvadratbølgeform i velberegnede mindre biter slik at dens RMS blir veldig nær en standard AC RMS-verdi.
For å skjære en firkantbølge til en perfekt sinusbølge, kan vi benytte en wien bridge-oscillator eller mer presist en 'bubba-oscillator' og mate den til en sinusbølgeprosessor. Denne metoden vil være for kompleks og er derfor ikke en anbefalt idé for implementering av en eksisterende firkantbølgeomformer til en sinusbølgeomformer.
Den mer gjennomførbare ideen ville være å hugge den tilhørende firkantbølgen ved bunnen av utgangsenhetene til den nødvendige RMS-graden.
Et klassisk eksempel er vist nedenfor:
Det første diagrammet viser en firkantbølge inverterkrets. Ved å legge til en enkel AMV-hakker kan vi bryte ned pulsen ved bunnen av de aktuelle myggene i ønsket grad.
Modifisert firkantbølge til sinusbølge ekvivalent inverterversjon av ovennevnte krets.
Her genererer den lavere AMV pulser med høy frekvens hvis mark / rom-forhold kan endres ved hjelp av forhåndsinnstilt VR1. Denne PWM-kontrollerte utgangen påføres mosfets porter for å skreddersy ledningen til den angitte RMS-verdien.
Forventet typisk bølgeformmønster fra modifikasjonen ovenfor:
Bølgeform ved mosfetportene:
Bølgeform ved utgangen av transformatoren:
Bølgeform etter riktig filtrering ved hjelp av induktorer og kondensatorer ved transformatorens utgang:
Deleliste
R1, R2, = 27K,
R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10 = 1K ohm,
C1, C2 = 0,47uF / 100V metallisert
C3, C4 = 0,1 uF
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3, T4 = hvilken som helst 30V, 10amp mosfet, N-kanal.
D1, D2 = 1N4148
VR1 = 47K forhåndsinnstilt
Transformator = 9-0-9V, 8 amp ( spesifikasjoner må velges i henhold til utgangsbelastningen for riktig strømoptimalisering )
Batteri = 12V, 10AH
Få bedre effektivitetsgrad
Ovennevnte konvertering eller modifikasjon vil gi rundt 70% effektivitet med oppnådd RMS-samsvar. Hvis du er interessert i å få bedre og presis matching, vil det trolig være behov for en IC 556 PWM bølgeformsprosessor.
Du vil henvise til denne artikkelen som viser prinsippet bak endre en firkantet bølgeform til en sinusbølgeform bruker et par IC555.
Utgangen fra den ovennevnte kretsen kan på samme måte mates til porten eller basen til de aktuelle kraftinnretningene som er tilstede i den eksisterende firkantomformerenheten.
En mer omfattende tilnærming kan sees i denne artikkelen der en IC 556 brukes til å trekke ut presis PWM-basert modifisert sinusbølge ekvivalenter fra en firkantbølgeprøvekilde.
Denne bølgeformen er integrert med de eksisterende utdataenhetene for å implementere de tiltenkte modifikasjonene.
Ovennevnte eksempler lærer oss de enklere metodene der enhver eksisterende vanlig firkantbølgeomformer kan modifiseres til en sinusbølgeomformer.
Konvertering til SPWM
I artikkelen ovenfor lærte vi hvordan bølgeformen til en firkantbølgeomformer kunne optimaliseres for å få en sinusform som bølgeform ved å hugge firkantbølgen i mindre seksjoner.
En dypere analyse viser imidlertid at med mindre den hakkede bølgeformen ikke er dimensjonert i form av SPWM, kan det hende at det ikke er mulig å oppnå en riktig sinebølgeekvivalent.
For å oppfylle denne tilstanden blir en SPWM-omformerkrets viktig for å skære ut den mest ideelle sinusbølgeformen fra omformeren.
Følgende diagram viser hvordan dette effektivt kan implementeres med designene som er diskutert ovenfor.
Gjennom en av mine tidligere artikler forsto vi hvordan en opamp kunne brukes til å lage SPWM , den samme teorien kunne sees anvendt i konseptet ovenfor. Her brukes to trekantbølgeneratorer, den ene aksepterer den raske firkantbølgen fra den nedre astable, mens den andre aksepterer langsomme firkantbølger fra den øvre astable og behandler dem til henholdsvis tilsvarende raske og langsomme trekantbølger.
Disse bearbeidede trekantbølgene mates over de to inngangene til en opamp, som til slutt konverterer dem til SPWM- eller sinusbølgepulsbredder.
Disse SPWM-ene brukes til å hugge signalene ved mosfetsporten som til slutt bytter bølgeformen over den tilkoblede transformatorviklingen for å skape en nøyaktig kopi av en ren sinusbølgeform på sekundærsiden av transformatoren gjennom magnetisk induksjon.
Forrige: Laser Diode Driver Circuit Neste: Single Mosfet Timer Circuit
