Litar Inverter Sinewave Kelas-D

Penyongsang gelombang sinus menggunakan penguat kelas-D berfungsi dengan menukar frekuensi input gelombang sinew kecil menjadi PWM sinus yang setara, yang akhirnya diproses oleh Pemandu BJT H-bridge untuk menghasilkan output AC sinewave dari sumber bateri DC.

Apa itu Penguat Kelas-D

Prinsip kerja a penguat kelas-D sebenarnya sederhana tetapi sangat berkesan. Isyarat analog input seperti isyarat audio atau bentuk gelombang sinusoidal dari pengayun dicincang menjadi PWM setara yang juga disebut SPWM.

PWM setara sinus ini atau SPWM s diumpankan ke tahap BJT daya, di mana ini diperkuat dengan arus tinggi, dan diterapkan pada primer transformer peningkatan.

Transformer akhirnya mengubah SPWM yang setara sinus menjadi gelombang sinus 220V atau 120V, yang bentuk gelombangnya betul-betul sesuai dengan isyarat gelombang sinus input dari pengayun.

Kelebihan Inverter Kelas-D

Kelebihan utama penyongsang kelas-D adalah kecekapan tinggi (hampir 100%) dengan kos yang agak rendah.

Penguat kelas-D senang dibina dan disediakan, yang membolehkan pengguna menghasilkan penyongsang gelombang sinus berkuasa tinggi yang cekap dengan cepat tanpa banyak masalah teknikal.

Oleh kerana BJT harus bekerja dengan PWM, ia membolehkan mereka menjadi lebih sejuk dan lebih cekap, dan ini seterusnya membolehkan mereka bekerja dengan heatsink yang lebih kecil.

Reka bentuk praktikal

Reka bentuk litar penyongsang kelas-D praktikal dapat dilihat dalam rajah berikut:

IC 74HC4066 dapat diganti dengan IC 4066, dalam hal 5V yang terpisah tidak diperlukan, dan 12V umum dapat digunakan untuk seluruh rangkaian.

Cara kerja penyongsang pwm class-D agak mudah. Isyarat gelombang sinus diperkuat oleh tahap op amp A1 ke tahap yang mencukupi untuk menggerakkan suis elektronik ES1 --- ES4.

Suis elektronik ES1 --- ES4 terbuka dan ditutup menyebabkan denyutan segi empat tepat dihasilkan di dasar pangkalan transistor T1 --- T4 secara bergantian.

PWM atau lebar denyut dimodulasi oleh isyarat sinus input yang menghasilkan PWM setara sinus yang disuapkan ke transistor daya, dan pengubah, akhirnya menghasilkan arus elektrik 220V atau 120V yang dimaksudkan AC pada output sekunder pengubah .

Faktor tugas isyarat segi empat tepat yang dihasilkan dari output ES1 --- ES4 dimodulasi oleh amplitud sinyal gelombang sinus input yang diperkuat, yang menyebabkan output beralih isyarat SPWM sebanding dengan RMS gelombang sinus. Oleh itu, nadi output tepat waktu sesuai dengan amplitud seketika isyarat sinus input

Selang masa beralih antara waktu dan waktu mati bersama menentukan frekuensi yang akan tetap.

Akibatnya, isyarat segi empat tepat dimensi seragam (gelombang persegi) dibuat sekiranya tiada isyarat input.

Sebagai kaedah untuk mencapai gelombang sinus yang cukup baik pada output transformer, frekuensi gelombang segi empat tepat dari ES1 harus sekurang-kurangnya dua kali lebih tinggi daripada frekuensi tertinggi dalam isyarat sinus input.

Suis Elektronik sebagai penguat

Piawai kerja Penguat PWM dilaksanakan oleh 4 suis elektronik yang dibuat di sekitar ES1 --- ES4. Seandainya input input op amp pada tahap sifar, menyebabkan kapasitor C7 dicas melalui R8, sehingga voltan melintasi C7 mencapai tahap yang cukup untuk menghidupkan ES1.

ES1 kini ditutup dan mula melepaskan C7 sehingga tahapnya turun di bawah tahap ON ON ES1. ES1 kini MATI memulakan pengisian C7 sekali lagi, dan kitaran dengan cepat AKTIF / NONAKTIF pada kadar 50 kHz, seperti yang ditentukan oleh nilai C7 dan R8.

Sekarang, jika kita mempertimbangkan adanya gelombang sinus pada input op amp, ia secara efektif menyebabkan variasi paksa pada kitaran pengisian C7, menyebabkan peralihan PWM keluaran ES1 menjadi termodulasi mengikut urutan naik turun isyarat gelombang sinus.

Gelombang segi empat tepat keluaran dari ES1 kini menghasilkan SPWM yang faktor tugasnya sekarang berbeza mengikut isyarat sinus input.

Ini mengakibatkan SPWM setara gelombang sinus dihidupkan secara bergantian merentasi jambatan T1 --- T4, yang seterusnya menukar primer pengubah untuk menghasilkan sesalur AC yang diperlukan dari wayar sekunder pengubah.

Oleh kerana voltan AC sekunder dibuat sesuai dengan pengalihan SPWM utama, AC yang dihasilkan adalah AC gelombang sinus yang sama dengan isyarat sinus input.

Oscillator gelombang sinus

Seperti yang dibincangkan di atas, penguat penyongsang kelas-D memerlukan input isyarat gelombang sinus dari litar genartor gelombang sinus.

Gambar berikut menunjukkan litar penjana gelombang sinus transistor tunggal yang sangat mudah yang dapat disatukan dengan berkesan dengan penyongsang PWM.

Kekerapan perkara di atas penjana gelombang sinus sekitar 250 Hz, tetapi kita memerlukannya sekitar 50 Hz, yang dapat diubah dengan mengubah nilai C1 --- C3, dan R3, R4 dengan tepat.

Setelah, frekuensi ditetapkan, output litar ini dapat dihubungkan dengan input C1, C2 dari papan penyongsang.

Reka Bentuk PCB dan Pendawaian Transformer

Senarai Bahagian

Transformer: 0-9V / 220V semasa, akan bergantung pada voltan transistor dan penilaian Ah bateri

Spesifikasi:

Inverter PWM kelas-D yang dicadangkan adalah prototaip sampel ujian 10 watt kecil. Output rendah 10 watt disebabkan oleh penggunaan transistor kuasa rendah untuk T1 --- T4.

Output kuasa dapat ditingkatkan dengan mudah menjadi 100 watt dengan menggantikan transistor dengan pasangan pelengkap TIP147 / TIP142.

Ia boleh meningkat ke tahap yang lebih tinggi dengan menggunakan talian BUS DC yang lebih tinggi untuk transistor, di mana sahaja antara 12V dan 24V