تحويل العاكس الموجي المربع إلى العاكس موجة جيبية

يشرح المنشور بعض مفاهيم الدوائر التي يمكن استخدامها لتحويل أو تعديل أي عاكس بموجة مربعة عادية إلى تصميم عاكس لموجة جيبية متطورة.

قبل دراسة التصميمات المختلفة الموضحة في هذه المقالة ، سيكون من المثير للاهتمام معرفة العوامل التي تجعل محول الموجة الجيبية مرغوبًا فيه أكثر من تصميم الموجة المربعة.

كيف يعمل التردد في العاكسات

تتضمن العاكسات أساسًا التردد أو التذبذبات لتنفيذ إجراءات التعزيز والانعكاس. التردد كما نعلم هو توليد النبضات بنمط موحد ومحسوب ، على سبيل المثال يمكن تصنيف تردد العاكس النموذجي عند 50 هرتز أو 50 نبضة موجبة في الثانية.

الشكل الموجي للتردد الأساسي للعاكس يكون على شكل نبضات موجة مربعة.

كما نعلم جميعًا ، فإن الموجة المربعة ليست مناسبة أبدًا لتشغيل المعدات الإلكترونية المتطورة مثل التلفزيون ومشغلات الموسيقى وأجهزة الكمبيوتر وما إلى ذلك.

يتكون التيار المتردد (التيار المتردد) الذي نحصل عليه من مأخذ التيار الكهربائي المحلي لدينا أيضًا من تردد تيار نابض ، ولكنه في شكل موجات جيبية أو موجات جيبية.

يكون عادةً عند 50 هرتز أو 60 هرتز اعتمادًا على مواصفات الأداة المساعدة للبلد المعين.

يشير منحنى الجيب المذكور أعلاه لشكل موجة التيار المتردد المنزلي إلى قمم الجهد المتزايدة بشكل كبير والتي تشكل 50 دورة من التردد.

نظرًا لأن التيار المتردد المحلي الخاص بنا يتم إنشاؤه من خلال التوربينات المغناطيسية ، فإن شكل الموجة هو بطبيعته موجة جيبية ، لذلك لا يتطلب أي معالجة إضافية ويصبح قابلاً للاستخدام مباشرة في المنازل لجميع أنواع الأجهزة

على العكس في العواكس ، يكون شكل الموجة الأساسي على شكل موجات مربعة تحتاج إلى معالجة شاملة لجعل الوحدة متوافقة مع جميع أنواع المعدات.

الفرق بين الموجة المربعة والموجة الجيبية

كما هو مبين في الشكل ، قد يكون للموجة المربعة والموجة الجيبية مستويات جهد ذروة متطابقة ولكن قيمة RMS أو قيمة الجذر التربيعي قد لا تكون متطابقة. هذا الجانب هو ما يجعل الموجة المربعة مختلفة بشكل خاص عن الموجة الجيبية على الرغم من أن قيمة الذروة قد تكون هي نفسها.

لذلك فإن العاكس ذو الموجة المربعة الذي يعمل مع 12V DC سيولد ناتجًا مكافئًا للقول 330V تمامًا مثل عاكس موجة جيبية يعمل بنفس البطارية ولكن إذا قمت بقياس RMS الناتج لكلا العاكسين ، فسيختلف بشكل كبير (330V و 220V)

تظهر الصورة بشكل غير صحيح 220 فولت على أنها ذروة ، في الواقع يجب أن تكون 330 فولت

في الرسم البياني أعلاه ، الشكل الموجي الملون باللون الأخضر هو شكل الموجة الجيبية ، بينما يمثل اللون البرتقالي شكل الموجة المربعة. الجزء المظلل هو RMS الزائد الذي يجب تسويته لجعل قيم RMS قريبة قدر الإمكان.

وبالتالي ، فإن تحويل محول الموجة المربعة إلى مكافئ موجة جيبية يعني بشكل أساسي السماح لمحول الموجة المربعة بإنتاج قيمة الذروة المطلوبة البالغة 330 فولت مع وجود RMS مساوٍ لنظيره في الموجة الجيبية.

كيفية تحويل / تعديل شكل موجة مربعة إلى مكافئ لشكل موجة جيبية

يمكن القيام بذلك إما عن طريق نحت عينة موجة مربعة في شكل موجة جيبية ، أو ببساطة عن طريق تقطيع عينة شكل موجة مربعة إلى قطع أصغر محسوبة جيدًا بحيث يصبح RMS الخاص بها قريبًا جدًا من قيمة التيار الرئيسي AC RMS.

لنحت موجة مربعة إلى موجة جيبية مثالية ، يمكننا استخدام مذبذب جسر wien أو بشكل أكثر دقة 'مذبذب الفقاعة' وإطعامها إلى مرحلة معالج الموجة الجيبية. ستكون هذه الطريقة معقدة للغاية وبالتالي فهي ليست فكرة موصى بها لتنفيذ محول الموجة المربعة الحالي إلى عاكس الموجة الجيبية.

ستكون الفكرة الأكثر جدوى هي قطع الموجة المربعة المرتبطة في قاعدة أجهزة الإخراج إلى درجة RMS المطلوبة.

يتم عرض أحد الأمثلة الكلاسيكية أدناه:

يوضح الرسم البياني الأول دائرة عاكس ذات موجة مربعة. من خلال إضافة مفرمة AMV بسيطة ، يمكننا تفكيك النبضات في قاعدة الفسيفساء ذات الصلة إلى الدرجة المطلوبة.

تعديل موجة مربعة لإصدار عاكس مكافئ لموجة جيبية للدائرة أعلاه

هنا يولد AMV المنخفض نبضات بتردد عالٍ يمكن تغيير نسبة العلامة / المساحة الخاصة بها بشكل مناسب بمساعدة VR1 المحدد مسبقًا. يتم تطبيق هذا الخرج الذي يتم التحكم فيه بواسطة PWM على بوابات mosfets من أجل تكييف توصيلها مع قيمة RMS المنصوص عليها.

نمط الموجي النموذجي المتوقع من التعديل أعلاه:

الشكل الموجي عند بوابات موسفيت:

شكل الموجة عند خرج المحول:

شكل الموجة بعد الترشيح المناسب باستخدام المحاثات والمكثفات عند خرج المحول:

قائمة الاجزاء

R1 ، R2 ، = 27 ك ،
R3 ، R4 ، R5 ، R6 ، R7 ، R8 ، R9 ، R10 = 1 كيلو أوم ،
C1 ، C2 = 0.47 فائق التوهج / 100 فولت مكسو بالمعدن
C3 ، C4 = 0.1 فائق التوهج
T1, T2, T5, T6 = BC547,
T3 ، T4 = أي 30 فولت ، 10 أمبير ، قناة N.
D1 ، D2 = 1N4148
VR1 = 47K إعداد مسبق
محول = 9-0-9 فولت ، 8 أمبير ( يجب تحديد المواصفات وفقًا لحمل الإخراج لتحسين الطاقة بشكل صحيح )
البطارية = 12 فولت ، 10 أمبير

الحصول على معدل كفاءة أفضل

سيوفر التحويل أو التعديل أعلاه حوالي 70٪ من الكفاءة مع مطابقة RMS المحققة. إذا كنت مهتمًا بالحصول على مطابقة أفضل ودقيقة ، فمن المحتمل أن يكون هناك حاجة إلى معالج شكل موجة IC 556 PWM.

قد ترغب في الرجوع إلى هذه المقالة التي توضح المبدأ الكامن وراء ذلك تعديل شكل موجة مربعة إلى شكل موجة جيبية باستخدام زوج من IC555.

يمكن تغذية الإخراج من الدائرة المذكورة أعلاه بالمثل إلى البوابة أو قاعدة أجهزة الطاقة ذات الصلة الموجودة في وحدة العاكس المربعة الحالية.

يمكن مشاهدة نهج أكثر شمولاً في هذه المقالة حيث يكون ملف يستخدم IC 556 لاستخراج موجة جيبية معدلة تعتمد على PWM معادلات من مصدر عينة موجة مربعة.

يتكامل شكل الموجة هذا مع أجهزة الإخراج الحالية لتنفيذ التعديلات المطلوبة.

تعلمنا الأمثلة المذكورة أعلاه أبسط الطرق التي يمكن من خلالها تعديل أي عاكس موجة مربعة عادية إلى تصميمات عاكس موجة جيبية.

التحويل إلى SPWM

في المقالة أعلاه ، تعلمنا كيف يمكن تحسين شكل الموجة لعاكس الموجة المربعة للحصول على نوع موجة جيبية من شكل موجة عن طريق تقطيع الموجة المربعة إلى أقسام أصغر.

ومع ذلك ، يُظهر تحليل أعمق أنه ما لم يتم تحديد أبعاد الشكل الموجي المقطوع في شكل SPWMs ، فقد لا يكون من الممكن تحقيق مكافئ جيبي مناسب.

لتلبية هذا الشرط ، تصبح دائرة محول SPWM ضرورية لنحت الشكل الموجي الأكثر مثالية من العاكس.

يوضح الرسم البياني التالي كيف يمكن تنفيذ ذلك بشكل فعال مع التصاميم التي تمت مناقشتها أعلاه.

فهمنا من خلال إحدى مقالاتي السابقة كيف يمكن استخدام opamp لإنشاء SPWMs ، يمكن رؤية نفس النظرية مطبقة في المفهوم أعلاه. يتم استخدام مولدين للموجة المثلثية هنا ، أحدهما يقبل الموجة المربعة السريعة من المستقرة السفلية ، بينما يقبل الآخر الموجات المربعة البطيئة من الجزء العلوي المستقر ويعالجها إلى مخرجات موجات مثلثية سريعة وبطيئة ، على التوالي.

يتم تغذية موجة المثلث المعالجة هذه عبر مدخلي opamp ، مما يحولها أخيرًا إلى SPWM أو عرض نبض الموجة الجيبية.

تُستخدم SPWMs هذه لتقطيع الإشارات عند بوابة mosfets التي تقوم في النهاية بتبديل شكل الموجة فوق لف المحول المتصل لإنشاء نسخة طبق الأصل من شكل موجة جيبية نقية في الجانب الثانوي من المحول من خلال الحث المغناطيسي.