Sine wave PWM (SPWM) Circuit gamit ang Opamp

Ang SPWM ay tumutukoy sa Sine Wave Pulse Width Modulation na kung saan ay isang pag-aayos ng lapad ng pulso kung saan mas makitid ang pulso sa simula, na unti-unting lumalawak sa gitna, at pagkatapos ay mas makitid muli sa pagtatapos ng pag-aayos. Ang hanay ng mga pulso na ito kapag ipinatupad sa isang inductive application tulad ng inverter ay nagbibigay-daan sa output upang mabago sa isang exponential sinewaveform, na maaaring eksaktong kapareho ng isang maginoo na grid sine waveform,

Ang pagkuha ng isang output ng sinewave mula sa isang inverter ay maaaring maging pinaka-mahalaga at ang pinaka-pakinabang na tampok para sa pag-render ng maximum na kahusayan sa yunit, sa mga tuntunin ng kalidad ng output. Alamin natin kung paano gumawa ng sine wave PWM o isang SPWM gamit ang isang opamp.

Ang pag-simulate ng isang Sine waveform ay hindi Madali

Ang pagkamit ng isang output ng sinusoidal na alon ay maaaring maging kumplikado at maaaring hindi mairekomenda para sa mga inverter, dahil ang mga elektronikong aparato ay karaniwang hindi 'gusto' ng mabilis na pagtaas ng mga alon o voltages. Dahil ang mga inverters ay mahalagang ginawa sa pamamagitan ng paggamit ng solidong mga elektronikong aparato, ang isang sinusoidal na form ng alon ay karaniwang naiwasan.

Ang mga elektronikong aparato ng kuryente kapag pinilit na gumana sa mga sinusoidal na alon ay gumagawa ng hindi mabisang mga resulta dahil ang mga aparato ay may posibilidad na maging mas mainit kumpara sa kung pinapatakbo ng mga square wave pulses.

Kaya ang susunod na pinakamahusay na pagpipilian para sa pagpapatupad ng a sine alon mula sa isang inverter ay sa pamamagitan ng paraan ng PWM, na kung saan ay kumakatawan sa pulso lapad na modulasyon.

Ang PWM ay isang advanced na paraan (digital variant) ng paglabas ng isang exponential waveform sa pamamagitan ng isang proporsyonal na magkakaibang square pulse widths na ang netong halaga ay kinakalkula upang eksaktong tumugma sa net na halaga ng isang napiling exponential waveform, narito ang 'net' na halaga ay tumutukoy sa halaga ng RMS. Samakatuwid ang isang perpektong kinakalkula na PWM na may sanggunian sa isang naibigay na sine wave ay maaaring magamit bilang isang perpektong katumbas para sa pagtiklop ng naibigay na sinewave.

Bukod dito, ang mga PWM ay magiging perpektong katugma sa mga elektronikong aparato ng kuryente (mosfets, BJTs, IGBTS) at pinapayagan ang mga ito na tumakbo nang may kaunting pagwawaldas ng init.

Gayunpaman ang pagbuo o paggawa ng mga form ng alon ng PWM na alon ay karaniwang itinuturing na kumplikado, at iyon ay dahil ang pagpapatupad ay hindi madaling gayahin sa isip.

Kahit na kailangan kong dumaan sa ilang brainstorming bago ko maayos na gayahin ang pagpapaandar sa pamamagitan ng ilang matinding pag-iisip at pag-iisip.

Ano ang SPWM

Ang pinakamadaling kilalang pamamaraan ng pagbuo ng isang sinewaver PWM (SPWM), ay sa pamamagitan ng pagpapakain ng isang pares ng exponentially iba't ibang mga signal sa input ng isang opamp para sa kinakailangang pagproseso. Kabilang sa dalawang signal ng pag-input ay kailangang mas mataas ang dalas nito sa dalas nito kumpara sa isa pa.

Ang Ang IC 555 ay maaari ring magamit nang epektibo para sa pagbuo ng sine katumbas na PWMs , sa pamamagitan ng pagsasama ng built-in na mga opamp at isang R / C tatsulok na circuit generator ng rampa.

Ang sumusunod na talakayan ay makakatulong sa iyo na maunawaan ang buong pamamaraan.

Ang mga bagong libangan at kahit na ang mga propesyonal ay mahahanap na madali upang maunawaan tungkol sa kung paano ipinatupad ang sine wave PWMs (SPWM) sa pamamagitan ng pagproseso ng isang pares ng mga signal sa pamamagitan ng paggamit ng isang opamp, alamin natin ito sa tulong ng sumusunod na diagram, at simulation.

Paggamit ng dalawang Mga Signal na Input

Tulad ng nabanggit sa nakaraang seksyon, ang pamamaraan ay nagsasangkot sa pagpapakain ng dalawang exponentially na magkakaibang mga form ng alon sa mga input ng isang opamp.

Dito naka-configure ang opamp bilang isang tipikal na paghahambing, kaya maaari nating ipalagay na ang opamp ay agad na magsisimulang ihambing ang mga madalian na antas ng boltahe ng dalawang superimposed na mga form ng alon sa sandaling lumitaw o mailalapat sa mga input nito.

Upang paganahin ang opamp na ipatupad nang tama ang kinakailangang sine wave PWMs sa output nito, kinakailangan na ang isa sa mga signal ay may mas mataas na dalas kaysa sa isa pa. Ang mas mabagal na dalas dito ay ang isa na dapat na sampol na alon ng sine na kailangang tularan (replicated) ng mga PWM.

Sa isip, ang parehong mga signal ay dapat na sinewaves (isa na may mas mataas na dalas kaysa sa isa pa), gayunpaman ang pareho ay maaaring maipatupad din sa pamamagitan ng pagsasama ng isang tatsulok na alon (mataas na dalas) at isang sine wave (sample na alon na may mababang dalas).

Tulad ng makikita sa mga sumusunod na imahe, ang signal ng mataas na dalas ay palaging inilalapat sa inverting input (-) ng opamp, habang ang iba pang mas mabagal na sinewave ay inilalapat sa hindi inverting (+) na input ng opamp.

Sa isang pinakapangit na sitwasyon, ang parehong mga signal ay maaaring mga triangle wave na may mga inirekumendang antas ng dalas tulad ng tinalakay sa itaas. Pa rin na makakatulong sa iyo upang makamit ang isang makatwirang mahusay na sinewave na katumbas ng PWM.

Ang signal na may mas mataas na dalas ay tinatawag na signal ng carrier, habang ang mas mabagal na sample na signal ay tinatawag na modulate input.

Lumilikha ng isang SPWM na may Triangle wave at Sinewave

Sumangguni sa figure sa itaas, maaari naming malinaw na mailarawan sa pamamagitan ng mga naka-plot na puntos ang iba't ibang mga tumutugma o magkakapatong na boltahe na puntos ng dalawang signal sa isang naibigay na tagal ng panahon.

Ang pahalang na axis ay nangangahulugan ng tagal ng panahon ng form ng alon, habang ang patayong axis ay nagpapahiwatig ng mga antas ng boltahe ng dalawa nang sabay-sabay na tumatakbo, na-superimposed na form ng alon.

Ipinaaalam sa amin ng pigura tungkol sa kung paano tumutugon ang opamp sa ipinakitang pagsabay sa mga antas ng instant na boltahe ng dalawang mga form ng alon at gumawa ng isang magkatulad na pagkakaiba-iba ng sine wave PWM sa output nito.

Ang pamamaraan ay talagang hindi gaanong mahirap isipin. Kinukumpara lamang ng opamp ang magkakaibang antas ng boltahe ng mabilis na tatsulok na alon sa medyo mas mabagal na sinewave (maaari rin itong isang tatsulok na alon), at suriin ang mga pagkakataong kung saan ang triangle waveform voltage ay maaaring mas mababa kaysa sa boltahe ng alon ng sine at agad na tumutugon lumilikha ng mataas na lohika sa mga output nito.

Ito ay napapanatili hangga't ang potensyal na alon ng tatsulok ay nagpapatuloy na maging mas mababa sa potensyal na alon ng sine, at sa sandaling ang potensyal na alon ng sine ay napansin na maging mas mababa kaysa sa madalian na potensyal na alon ng tatsulok, ang mga output ay bumabalik na may isang mababa at nagpapanatili hanggang sa bumalik ang sitwasyon .

Ang tuluy-tuloy na paghahambing ng mga madalian na potensyal na antas ng dalawang superimposed na mga form ng alon sa dalawang input ng mga opamp ay nagreresulta sa paglikha ng magkatugma na magkakaibang mga PWM na maaaring eksakto ang pagtitiklop ng sine waveform na inilapat sa hindi inververt na input ng opamp.

Pagpoproseso ng Opamp sa SPWM

Ipinapakita ng sumusunod na imahe ang simulate ng slo-mo ng operasyon sa itaas:

Dito maaari nating masaksihan ang paliwanag sa itaas na ipinatutupad nang praktikal, at ito ay kung paano ang opamp ay naisasagawa ang pareho (bagaman sa isang mas fater rate, sa ms).

Ang itaas na pigura ay nagpapakita ng isang bahagyang mas tumpak na paglalarawan ng SPWM kaysa sa pangalawang diagram ng pag-scroll, ito ay dahil sa unang pigura na mayroon akong kaginhawaan ng layout ng grap sa likuran samantalang sa pangalawang simulate na diagram kailangan kong magplano ng pareho nang walang tulong ng ang mga coordinate ng grap, samakatuwid ay maaaring napalampas ko ang ilang mga tumutugma na puntos at samakatuwid ang mga output ay mukhang medyo hindi tumpak kumpara sa una.

Gayunpaman, ang operasyon ay malinaw at malinaw na naglalabas kung paano ipoproseso ng isang opamp ang isang PWM sine wave sa pamamagitan ng paghahambing ng dalawang magkasabay na magkakaibang mga signal sa mga input nito tulad ng ipinaliwanag sa mga nakaraang seksyon.

Tunay na ang isang opamp ay iproseso ang sine wave PWMs na mas tumpak kaysa sa ipinakita sa itaas na simulation, ay maaaring maging isang 100 beses na mas mahusay, na gumagawa ng isang napaka-pare-pareho at mahusay na dimensyonadong PWM na naaayon sa sample ng pinakain. sinewave.

Diagram ng Circuit