SPWM מתייחס ל- Sine Wave Pulse Width Modulation שהוא סידור רוחב הדופק בו הפולסים צרים יותר בהתחלה, אשר הולכים ומתרחבים בהדרגה באמצע, ואז שוב צרים יותר בסוף הסידור. קבוצה זו של פולסים כאשר הם מיושמים ביישום אינדוקטיבי כמו מהפך מאפשרת להפוך את הפלט לצורת סינוס אקספוננציאלית, אשר עשויה להיראות זהה לחלוטין לצורת גל סינוס קונבנציונלית,
רכישת יציאת גלים מממיר יכולה להיות התכונה החשובה ביותר והמתאימה ביותר להשגת יעילות מירבית ליחידה, מבחינת איכות הפלט שלה. בואו ללמוד כיצד להכין PWM של גל סינוס או SPWM באמצעות אופמפ.
הדמיית צורת גל סינוס אינה קלה
השגת תפוקת גל סינוסואידית עשויה להיות מורכבת למדי ואינה מומלצת לממירים, מכיוון שבדרך כלל מכשירים אלקטרוניים אינם 'אוהבים' זרמים או מתחים בעלי אקספוננציאליות. מכיוון שממירים למעשה מיוצרים באמצעות מכשירים אלקטרוניים במצב מוצק, בדרך כלל נמנע צורת גל סינוסואידית.
מכשירי חשמל אלקטרוניים כאשר הם נאלצים לפעול עם גלים סינוסואידיים מניבים תוצאות לא יעילות מכיוון שהמכשירים נוטים להתחמם יחסית בהשוואה למופעלים עם פולסי גל מרובעים.
אז האפשרות הטובה ביותר הבאה ליישום גל סינוס מהופך הוא אגב PWM, שמייצג אפנון רוחב דופק.
PWM היא דרך מתקדמת (גרסה דיגיטלית) להצגת צורת גל אקספוננציאלית דרך רוחבי דופק מרובעים המשתנים באופן יחסי שערכם הנקי מחושב כך שיתאים בדיוק לערך הנקי של צורת גל אקספוננציאלית שנבחרה, כאן ערך 'נטו' מתייחס לערך RMS. לכן PWM מחושב בצורה מושלמת בהתייחס לגל סינוס נתון יכול לשמש כמקביל מושלם לשכפול גל הסינוס הנתון.
יתר על כן, PWMs הופכים תואמים באופן אידיאלי למכשירי חשמל אלקטרוניים (mosfets, BJTs, IGBTS) ומאפשרים להם לרוץ בפיזור חום מינימלי.
עם זאת, יצירה או יצירת צורות גל PWM של גלים נחשבים בדרך כלל למורכבים, וזאת מכיוון שהיישום לא קל להדמיה במוחם.
אפילו הייתי צריך לעבור סיעור מוחות לפני שהצלחתי לדמות נכון את הפונקציה באמצעות חשיבה ודמיון אינטנסיביים.
מה זה SPWM
השיטה הידועה ביותר ליצירת PWM sinewaver (SPWM) היא על ידי הזנת מספר אותות משתנים באופן אקספוננציאלי לכניסה של אופמפ לעיבוד הנדרש. בין שני אותות הקלט צריך להיות הרבה יותר גבוה בתדירותו בהשוואה לאחר.
ה IC 555 יכול לשמש גם ביעילות ליצירת PWM מקבילים לסינוס , על ידי שילוב המפתח המובנה שלה ומעגל מחולל רמפות משולש R / C.
הדיון הבא יעזור לך להבין את ההליך כולו.
חובבים חדשים ואפילו אנשי המקצוע ימצאו את זה די קל להבין כיצד מיישמים PWMs של גל סינוס (SPWM) על ידי עיבוד של כמה אותות באמצעות אופמפ, בואו נבין את זה בעזרת התרשים הבא וסימולציה.
באמצעות שני אותות קלט
כאמור בסעיף הקודם, הנוהל כולל הזנה של שתי צורות גל שונות באופן אקספוננציאלי לתשומות של אופמפ.
כאן ה- opamp מוגדר כמשווה אופייני, ולכן אנו יכולים להניח כי ה- opamp יתחיל להשוות באופן מיידי את רמות המתח המיידיות של שתי צורות הגל המונחות ברגע שהן מופיעות או מוחלות על כניסותיו.
על מנת לאפשר ל- opamp ליישם את ה- PWMs הנדרשים של גל הסינוס כהלכה בפלטו, חובה כי לאחד האותות תדר גבוה בהרבה מהשני. התדר האיטי יותר כאן הוא זה שאמור להיות גל הסינוס המדגם שצריך לחקות (לשכפל) על ידי ה- PWM.
באופן אידיאלי, שני האותות צריכים להיות גלי סינוס (אחד עם תדר גבוה יותר מהשני), אולם ניתן ליישם את אותו הדבר גם על ידי שילוב גל משולש (תדר גבוה) וגל סינוס (גל מדגם בתדר נמוך).
כפי שניתן לראות בתמונות הבאות, האות בתדירות גבוהה מוחל תמיד על הקלט ההפוך (-) של ה- opamp, ואילו גל הסינוס האיטי השני מוחל על קלט ה- + לא הפוך של ה- opamp.
בתרחיש הגרוע ביותר, שני האותות יכולים להיות גלי משולש עם רמות התדר המומלצות כפי שפורט לעיל. ובכל זאת זה יעזור לך להשיג PWM שווה ערך לגלי סינוס.
האות בתדר הגבוה יותר מכונה כאות המוביל, ואילו האות המדגם האיטי יותר נקרא קלט המוונון.
יצירת SPWM עם גל משולש ו- Sinewave
בהתייחס לאיור לעיל, אנו יכולים לדמיין בבירור באמצעות נקודות מזוימות את נקודות המתח השונות המקבילות או חופפות של שני האותות לאורך זמן נתון.
הציר האופקי מסמל את פרק הזמן של צורת הגל, ואילו הציר האנכי מציין את רמות המתח של שני צורות הגל המופעלות בו זמנית.
האיור מודיע לנו בנוגע לאופן בו המגיב יגיב לרמות המתח המיידיות המקבילות המוצגות של שתי צורות הגל ומייצר גל סינוס PWM משתנה בהתאמה בתפוקתו.
ההליך למעשה לא כל כך קשה לדמיין. Opamp פשוט משווה בין רמות המתח המיידיות המשתנות של גל המשולש לבין גל הסינוס האיטי יחסית (זה יכול להיות גם גל משולש), ובודק את המקרים במהלכם מתח צורת הגל המשולש נמוך ממתח גל הסינוס ומגיב על ידי מיידית יצירת היגיון גבוה בתפוקות שלה.
זה מתקיים כל עוד פוטנציאל גל המשולש ממשיך להיות מתחת לפוטנציאל גל הסינוס, וברגע שמתגלה פוטנציאל גל הסינוס נמוך יותר מפוטנציאל הגל המשולש המיידי, היציאות חוזרות עם נמוך ומתמשכות עד שהמצב יחזור .
השוואה רציפה זו של רמות הפוטנציאל המיידיות של שתי צורות הגל המונחות על פני שתי הכניסות של האופמות, גורמת ליצירת PWMs המשתנים בהתאמה, אשר עשויים להיות בדיוק השכפול של צורת הגל הסינוסי המופעלת על הקלט הלא-הפוך של האופמפ.
עיבוד אופמפ SPWM
התמונה הבאה מציגה את הדמיית slo-mo של הפעולה הנ'ל:
כאן אנו יכולים לחזות בהסבר שלעיל מיושם באופן מעשי, וככה בדיוק האופף היה מבצע את אותו הדבר (אם כי בקצב שמן יותר בהרבה, ב- ms).
האיור העליון מראה תיאור SPWM מעט מדויק יותר מאשר דיאגרמת הגלילה השנייה, זאת מכיוון שבאיור הראשון היה לי את הנוחות של פריסת הגרף ברקע ואילו בתרשים המדומה השני הייתי צריך לשרטט אותו ללא עזרת הקואורדינטות של הגרף, לכן יכולתי להחמיץ כמה מהנקודות המקבילות ולכן התפוקות נראות מעט לא מדויקות בהשוואה לראשונה.
אף על פי כן, הפעולה ברורה למדי ומביאה בצורה מובהקת כיצד אופמפ אמור לעבד גל סינוס PWM על ידי השוואה בין שני אותות משתנים בו זמנית בכניסותיו כמוסבר בסעיפים הקודמים.
למעשה אופמפ יעבד את PWMs של גל הסינוס בצורה מדויקת הרבה יותר מהסימולציה המוצגת לעיל, עשוי להיות טוב פי 100, וייצור PWM אחידים במיוחד וממדים היטב המתאימים לדגימת ההזנה. גל סינוס.
תרשים מעגל
קודם: מעגל בקר שער אוטומטי הבא: מעגל RGB LED פשוט לגלילה
