מהפך גלישת סינוס המשתמש בפונקציות מגבר מסוג D על ידי המרת תדר קלט גלים קטן ל- PWM סינוס שווה ערך, אשר מעובד לבסוף על ידי נהג BJT בגשר H להפקת יציאת זרם הסינוס החשמלי ממקור סוללת DC.
מהו מגבר Class-D
עקרון העבודה של א מגבר Class-D למעשה פשוט אך יעיל במיוחד. אות אנלוגי קלט כגון אות שמע או צורת גל סינוסית מתנד נקצץ ל- PWM מקבילים המכונים גם SPWM.
אלה PWMs שווה ערך סינוס או SPWM s מוזרמת לשלב BJT כוח, שבו אלה מוגברים בזרם גבוה, ומוחלים על הראשוני של שנאי מעלה.
השנאי הופך לבסוף את ה- SPWM המקביל לסינוס לגל סינוס 220 וולט או 120 וולט, שצורת הגל שלו תואמת בדיוק את אות גל הסינוס הקלט מהמתנד.
יתרונותיו של מהפך Class-D
היתרון העיקרי של מהפך מסוג D הוא היעילות הגבוהה שלו (כמעט 100%) בעלות נמוכה למדי.
מגברים מסוג D קל לבנות ולהגדיר אותם, מה שמאפשר למשתמש לייצר ממירי גל סינוס יעילים ועוצמתיים במהירות ללא טרדות טכניות רבות.
מכיוון ש- BJTs צריכים לעבוד עם PWM, זה מאפשר להם להיות קרירים ויעילים יותר, וזה בתורו מאפשר להם לעבוד עם גוף קירור קטן יותר.
עיצוב מעשי
ניתן לראות בתכנון הבא מעגל ממיר מהפך מסוג D מעשי:
ניתן להחליף את IC 74HC4066 ל- IC 4066, במקרה זה לא יידרש 5V נפרד, וניתן להשתמש ב 12V משותף לכל המעגל.
העבודה של המהפך PWM Class-D היא פשוטה למדי. אות גל הסינוס מוגבר על ידי שלב מגבר ה- A1 לרמות נאותות להנעת המתגים האלקטרוניים ES1 --- ES4.
המתגים האלקטרוניים ES1 --- ES4 נפתחים ונסגרים וגורמים ליצירת פולסים מלבניים על בסיס בסיס הטרנזיסטורים T1 --- T4 לסירוגין.
ה- PWM או רוחב הפולסים מווסתים על ידי אות הסינוס הקלט וכתוצאה מכך PWM מקבילי סינוס מוזנים לטרנזיסטורי הכוח, והשנאי, ובסופו של דבר מייצר את זרם החשמל המיועד 220 וולט או 120 וולט של גל סינוס בפלט השנאי המשני. .
גורם החובה של אות מלבני המופק מיציאות ES1 --- ES4 מווסת על ידי המשרעת של אות גל הסינוס הקלט המוגבר, הגורם לאות SPWM של מיתוג פלט ביחס לגל הסינוס RMS. לפיכך זמן הפעולה של דופק המוצא הוא בהתאם למשרעת המיידית של אות הסינוס הקלט.
מרווח תקופת המיתוג של זמן ההפעלה ופסיק הזמן יחד קובע את התדר שיהיה קבוע.
כתוצאה מכך, נוצר אות מלבני בממדים אחידים (גל מרובע) בהיעדר אות קלט.
כדרך להשיג גל סינוס טוב למדי בפלט השנאי, תדר הגל המלבני מ- ES1 צריך להיות לפחות פי שניים מהתדר הגבוה ביותר בסינוס הקלט.
מתגים אלקטרוניים כמגברים
העבודה הסטנדרטית של מגבר PWM מיושם על ידי 4 המתגים האלקטרוניים המיוצרים סביב ES1 --- ES4. נניח שהכניסה של כניסת המגבר op ברמת האפס, גורמת לקבל C7 להיטען דרך R8, עד שהמתח על פני C7 יגיע לרמה המספיקה להפעלת ES1.
ES1 נסגר כעת ומתחיל לפרוק את C7 עד שרמתו יורדת מתחת לרמת ה- ON של ES1. ES1 מכבה כעת את תחילת טעינת C7 והמחזור נדלק במהירות על 50 קילוהרץ, כפי שנקבע על ידי ערכי C7 ו- R8.
כעת, אם ניקח בחשבון נוכחות של גל סינוס בכניסה של מגבר ה- op, זה גורם למעשה לשינוי מאולץ במחזור הטעינה של C7, מה שגורם למיתוג ה- PWM של פלט ES1 להיות מאופנן בהתאם לרצף העלייה והנפילה של אות גל סינוס.
הגלים המלבניים המוצאים מה- ES1 מייצרים כעת SPWM שגורם החובה שלו משתנה כעת בהתאם לאות הסינוס הקלט.
כתוצאה מכך מועבר לסירוגין SPWM של גל סינוס המשתנה לסירוגין על פני גשר T1 --- T4, אשר בתורו מחליף את השנאי הראשי כדי ליצור את זרם החשמל הנדרש מהחוטים המשניים של השנאי.
מכיוון שמתח ה- AC המשני נוצר בהתאם למיתוג ה- SPWM הראשוני, ה- AC המתקבל הוא גל סינוס שווה ערך לחלוטין לאות הסינוס הקלט.
מתנד גל סינוס
כפי שנדון לעיל, מגבר המהפך Class-D יצטרך קלט של אות סינוס ממעגל geneartor של גל סינוס.
התמונה הבאה מציגה מעגל מחולל גלי סינוס טרנזיסטור יחיד פשוט אשר ניתן לשלב ביעילות עם מהפך ה- PWM.
תדירות האמור לעיל מחולל גלי סינוס הוא סביב 250 הרץ, אך נצטרך שזה יהיה סביב 50 הרץ, אשר ניתן לשנות על ידי שינוי הערכים של C1 --- C3 ו- R3, R4 כראוי.
לאחר שהתדירות מוגדרת, ניתן לקשר את הפלט של מעגל זה עם קלט C1, C2 של לוח המהפך.
עיצוב PCB וחיווט שנאי
רשימת חלקים
שנאי: זרם 0-9 וולט / 220 וולט, יהיה תלוי במתח הטרנזיסטורים ובדירוג הסוללה אה
מפרטים:
מהפך ה- PWM המוצע Class-D הוא אב טיפוס קטן לבדיקת 10 וואט. התפוקה הנמוכה של 10 וואט נובעת משימוש בטרנזיסטור בעל הספק נמוך עבור T1 --- T4.
ניתן לשדרג את תפוקת החשמל בקלות ל -100 וואט על ידי החלפת הטרנזיסטורים בזוגות משלימים TIP147 / TIP142.
זה יכול לעלות לרמות גבוהות עוד יותר על ידי שימוש בקו BUS DC גבוה יותר לטרנזיסטורים, בכל מקום שבין 12 וולט ל -24 וולט
קודם: הבנת אזור הפעלה בטוח MOSFET או SOA הבא: איך עובד שנאי אוטומטי - איך מכינים
