Class-D Sinewave Inverter Circuit

Ang isang inverter ng sinewave na gumagamit ng mga function ng class-D amplifier sa pamamagitan ng pag-convert ng isang maliit na dalas ng input ng sinewave sa katumbas na sine PWMs, na sa wakas ay naproseso ng isang H-tulay BJT driver para sa pagbuo ng mains sinewave AC output mula sa isang mapagkukunan ng DC baterya.

Ano ang Class-D Amplifier

Ang prinsipyong nagtatrabaho ng a class-D amplifier ay talagang simple ngunit lubos na epektibo. Ang isang input analogue signal tulad ng isang audio signal o isang sinusoidal waveform mula sa isang oscillator ay tinadtad sa katumbas na PWM na tinatawag ding SPWM.

Ang mga katumbas na PWM na sine o SPWM Ang s ay pinakain sa isang power BJT yugto, kung saan ang mga ito ay amplified na may mataas na kasalukuyang, at inilapat sa pangunahing ng isang step up transpormer.

Ang transpormer sa wakas ay binago ang sine katumbas na SPWM sa 220V o 120V sine wave AC, na ang form ng alon ay eksaktong naaayon sa input ng sine signal ng alon mula sa oscillator.

Mga kalamangan ng Class-D Inverter

Ang pangunahing bentahe ng isang inverter ng klase-D ay ang mataas na kahusayan nito (halos 100%) sa isang makatuwirang mababang gastos.

Mga amplifier ng Class-D ay madaling buuin at i-set up, na nagbibigay-daan sa gumagamit upang makagawa ng mahusay, mabilis na kapangyarihan ng mga inverters ng alon ng sine nang mabilis nang walang maraming mga teknikal na abala.

Dahil ang BJTs ay kailangang gumana sa PWMs, pinapayagan silang maging mas cool at mas mahusay, at pinapayagan din silang gumana sa mas maliit na heatsinks.

Isang Praktikal na Disenyo

Ang isang praktikal na disenyo ng circuit ng inverter na klase-D ay maaaring masaksihan sa sumusunod na diagram:

Ang IC 74HC4066 ay maaaring mapalitan ng IC 4066, sa kasong iyon ang hiwalay na 5V ay hindi kinakailangan, at isang pangkaraniwang 12V ay maaaring magamit para sa buong circuit.

Ang pagtatrabaho ng pwm class-D inverter ay medyo simple. Ang signal ng sine wave ay pinalakas ng op amp A1 yugto sa sapat na mga antas para sa pagmamaneho ng mga electronic switch na ES1 --- ES4.

Ang electronic switch ES1 --- bukas at malapit ang ES4 na nagdudulot ng mga hugis-parihaba na pulso na nabuo sa mga base ng transistors na T1 --- T4 na tulay na halili.

Ang PWM o ang lapad ng mga pulso ay binago ng input sine signal na nagreresulta sa isang sine katumbas na PWMs na pinakain sa mga transistors ng kuryente, at ang transpormer, na sa huli ay gumagawa ng inilaan na 220V o 120V sine-wave mains AC sa output ng pangalawang transpormer .

Ang kadahilanan ng tungkulin ng isang hugis-parihaba na signal na ginawa mula sa mga output ng ES1 --- ES4 ay binago ng amplitude ng amplified input sine wave signal, na nagiging sanhi ng isang output switching SPWM signal proportional sa sine wave RMS. Sa gayon ang on-time ng output pulse ay alinsunod sa instant na amplitude ng input sine signal.

Ang agwat ng switching period ng on-time at ang off -time na magkasama ay tumutukoy sa dalas na magiging pare-pareho.

Dahil dito, ang isang pantay na dimensyon na hugis-parihaba na signal (square wave) ay nilikha sa kawalan ng isang input signal.

Bilang isang paraan upang makamit ang medyo mahusay na sine wave sa output ng transpormer, ang dalas ng hugis-parihaba na alon mula sa ES1 ay dapat na hindi bababa sa dalawang beses na mas mataas sa pinakamataas na dalas ng input ng sine signal.

Mga Electronic Switch bilang amplifier

Ang pamantayang pagtatrabaho ng Amplifier ng PWM ay ipinatupad ng 4 electronic switch na ginawa sa paligid ng ES1 --- ES4. Ipagpalagay na ang pag-input ng op amp input sa antas ng zero, sanhi ng pagsingil ng capacitor C7 sa pamamagitan ng R8, hanggang sa maabot ng boltahe sa kabuuan ng C7 ang antas na sapat upang lumipat SA ES1.

Ang ES1 ay nagsara at nagsisimula sa paglabas ng C7 hanggang sa bumaba ang antas nito sa ibaba ng switch ON level ng ES1. Ang ES1 ngayon ay patayin na nagpapasimula muli ng pag-charge ng C7, at ang ikot ay mabilis na ON / OFF sa rate na 50 kHz, tulad ng natutukoy ng mga halaga ng C7 at R8.

Ngayon, kung isasaalang-alang natin ang pagkakaroon ng isang sine wave sa pag-input ng op amp, epektibo itong nagiging sanhi ng sapilitang pagkakaiba-iba sa cycle ng singil ng C7, na sanhi ng paglipat ng output ng ES1 na PWM upang mabago ayon sa pagtaas at pagkakasunud-sunod ng pagkakasunud-sunod ng sine signal ng alon.

Ang output na mga hugis-parihaba na alon mula sa ES1 ay gumagawa ngayon ng SPWM na ang kadahilanan ng tungkulin ay nag-iiba ngayon alinsunod sa input sine signal.

Nagreresulta ito sa isang pantay na alon na katumbas ng SPWM na halili na inililipat sa tulay ng T1 --- T4, na kung saan ay inililipat ang pangunahing transpormer upang makabuo ng kinakailangang mga mains AC mula sa pangalawang wires ng transpormer.

Dahil ang pangalawang boltahe ng AC ay nilikha alinsunod sa pangunahing paglipat ng SPWM, ang nagresultang AC ay isang perpektong katumbas na sine wave AC ng input sine signal.

Sine wave Oscillator

Tulad ng tinalakay sa itaas, ang amplifier ng class-D inverter ay mangangailangan ng isang input ng signal ng sine wave mula sa isang sine wave geneartor circuit.

Ang sumusunod na imahe ay nagpapakita ng isang napaka-solong solong transistor sine wave generator circuit na maaaring mabisang isinama sa PWM inverter.

Ang dalas ng nasa itaas sine wave generator ay nasa paligid ng 250 Hz, ngunit kakailanganin natin ito sa paligid ng 50 Hz, na maaaring mabago sa pamamagitan ng pagbabago ng mga halaga ng C1 --- C3, at R3, R4 na naaangkop.

Minsan, ang dalas ay itinakda, ang output ng circuit na ito ay maaaring maiugnay sa C1, C2 input ng inverter board.

Disenyo ng PCB at Mga Kable ng Transformer

Listahan ng Mga Bahagi

Transformer: 0-9V / 220V kasalukuyang, ay nakasalalay sa transistors wattage at baterya na rating ng Ah

Mga pagtutukoy:

Ang iminungkahing inverter ng class-D PWM ay isang maliit na 10 watt test sample na prototype. Ang 10 wat na mababang output ay dahil sa paggamit ng mababang power transistor para sa T1 --- T4.

Ang output ng kuryente ay maaaring madaling ma-upgrade sa 100 watts sa pamamagitan ng pagpapalit ng mga transistors ng TIP147 / TIP142 komplimentaryong mga pares.

Maaari itong tumaas sa mas mataas na mga antas sa pamamagitan ng paggamit ng mas mataas na linya ng BUS DC para sa mga transistor, saanman sa pagitan ng 12V at 24V