يشير SPWM إلى تعديل عرض نبضة الموجة الجيبية وهو ترتيب لعرض النبضة تكون فيه النبضات أضيق في البداية ، والتي تتسع تدريجياً في المنتصف ، ثم تضيق مرة أخرى في نهاية الترتيب. هذه المجموعة من النبضات عند تنفيذها في تطبيق استقرائي مثل العاكس تمكن من تحويل الإخراج إلى شكل موجة جيبية أسية ، والتي قد تبدو متطابقة تمامًا مع شكل موجة جيبية تقليدية للشبكة ،

يمكن أن يكون الحصول على خرج موجة جيبية من العاكس هو الميزة الأكثر أهمية والأكثر فائدة لتقديم أقصى قدر من الكفاءة للوحدة ، من حيث جودة الإخراج. دعنا نتعلم كيفية عمل موجة جيبية PWM أو SPWM باستخدام opamp.

محاكاة شكل موجة جيبية ليست سهلة

يمكن أن يكون تحقيق خرج موجة جيبية أمرًا معقدًا للغاية وقد لا يوصى به للمحولات ، لأن الأجهزة الإلكترونية عادة لا `` تحب '' التيارات أو الفولتية المتزايدة بشكل كبير. نظرًا لأن العواكس يتم تصنيعها بشكل أساسي باستخدام الأجهزة الإلكترونية ذات الحالة الصلبة ، يتم عادةً تجنب شكل الموجة الجيبية.

تنتج أجهزة الطاقة الإلكترونية عند إجبارها على العمل بموجات جيبية نتائج غير فعالة لأن الأجهزة تميل إلى أن تصبح أكثر سخونة نسبيًا مقارنةً عند تشغيلها بنبضات الموجة المربعة.

“الدوائر الرقمية مصنوعة من الأجزاء التناظرية ”

لذا فإن الخيار التالي الأفضل لتنفيذ ملف موجة جيبية من العاكس عن طريق PWM ، والتي تعني تعديل عرض النبض.

PWM هي طريقة متقدمة (متغير رقمي) لطرح شكل موجة أسي من خلال عرض نبضة مربعة متغيرة نسبيًا يتم حساب صافي قيمتها لتتطابق تمامًا مع القيمة الصافية لشكل موجة أسية محددة ، وهنا تشير القيمة 'الصافية' إلى قيمة RMS. لذلك ، يمكن استخدام PWM المحسوب تمامًا مع الإشارة إلى موجة جيبية معينة كمكافئ مثالي لتكرار موجة جيبية معينة.

علاوة على ذلك ، تصبح PWMs متوافقة بشكل مثالي مع أجهزة الطاقة الإلكترونية (mosfets ، BJTs ، IGBTS) وتسمح لها بالعمل مع الحد الأدنى من تبديد الحرارة.

ومع ذلك ، فإن إنشاء أو صنع أشكال موجات PWM ذات الموجات الجيبية يعتبر أمرًا معقدًا ، وذلك لأن التطبيق ليس من السهل محاكاته في ذهن الفرد.

حتى أنني اضطررت إلى إجراء بعض العصف الذهني قبل أن أتمكن من محاكاة الوظيفة بشكل صحيح من خلال بعض التفكير والتخيل المكثف.

ما هو SPWM

أسهل طريقة معروفة لتوليد sinewaver PWM (SPWM) ، هي عن طريق تغذية بضع إشارات متغيرة بشكل كبير إلى إدخال opamp للمعالجة المطلوبة. من بين إشارتين الإدخال ، يجب أن يكون تردد أحدهما أعلى بكثير من الآخر.

ال يمكن أيضًا استخدام IC 555 بشكل فعال لتوليد PWMs المكافئ للجيوب ، من خلال دمج opamps المضمنة ودائرة مولد منحدر R / C مثلث.

ستساعدك المناقشة التالية على فهم الإجراء بأكمله.

سيجد الهواة الجدد وحتى المحترفون الآن أنه من السهل جدًا فهم كيفية تنفيذ الموجة الجيبية PWM (SPWM) من خلال معالجة بضع إشارات باستخدام opamp ، دعنا نتعرف عليها بمساعدة الرسم التخطيطي التالي والمحاكاة.

استخدام إشارتي إدخال

كما هو مذكور في القسم السابق ، يتضمن الإجراء تغذية شكلين موجيين متغيرين بشكل كبير لمدخلات opamp.

هنا يتم تكوين opamp كمقارن نموذجي ، لذلك يمكننا أن نفترض أن opamp سيبدأ على الفور في مقارنة مستويات الجهد الآني لهذين الشكلين الموجيين المتراكبين لحظة ظهورهما أو تطبيقهما على مدخلاته.

من أجل تمكين opamp لتنفيذ الموجة الجيبية المطلوبة PWMs بشكل صحيح عند خرجها ، من الضروري أن يكون لإحدى الإشارات تردد أعلى بكثير من الأخرى. التردد الأبطأ هنا هو الذي من المفترض أن يكون موجة جيبية للعينة والتي يجب تقليدها (تكرارها) بواسطة PWMs.

من الناحية المثالية ، يجب أن تكون كلتا الإشارتين موجات جيبية (واحدة ذات تردد أعلى من الأخرى) ، ولكن يمكن أيضًا تنفيذ نفس الشيء من خلال دمج موجة مثلث (تردد عالي) وموجة جيبية (موجة عينة ذات تردد منخفض).

“ما هي دارة المضاعف ”

كما يتضح من الصور التالية ، يتم تطبيق إشارة التردد العالي دائمًا على المدخلات العكسية (-) من opamp ، بينما يتم تطبيق الموجة الجيبية الأبطأ الأخرى على الإدخال غير العكسي (+) للمدخل opamp.

في أسوأ السيناريوهات ، يمكن أن تكون كلتا الإشارتين عبارة عن موجات مثلثة بمستويات التردد الموصى بها كما هو موضح أعلاه. لا يزال هذا من شأنه أن يساعدك على تحقيق PWM مكافئ جيبي جيد بشكل معقول.

تسمى الإشارة ذات التردد العالي بالإشارة الحاملة ، بينما تسمى إشارة العينة الأبطأ إدخال التعديل.

إنشاء SPWM مع موجة المثلث والموجة الجيبية

بالإشارة إلى الشكل أعلاه ، يمكننا أن نتخيل بوضوح من خلال النقاط المخططة نقاط الجهد المختلفة المتزامنة أو المتداخلة للإشارتين على مدى فترة زمنية معينة.

يشير المحور الأفقي إلى الفترة الزمنية لشكل الموجة ، بينما يشير المحور الرأسي إلى مستويات الجهد لكليهما في وقت واحد ، وشكل موجة متراكبة.

يُعلمنا الشكل فيما يتعلق بكيفية استجابة opamp لمستويات الجهد اللحظية المتزامنة الموضحة لشكلي الموجة وتنتج موجة جيبية متغيرة مماثلة لـ PWM عند خرجها.

الإجراء ليس من الصعب في الواقع تخيله. يقارن opamp ببساطة مستويات الجهد اللحظية المتغيرة لموجة المثلث السريع مع الموجة الجيبية الأبطأ نسبيًا (يمكن أن يكون هذا أيضًا موجة مثلث) ، ويتحقق من الحالات التي قد يكون فيها جهد شكل الموجة المثلث أقل من جهد الموجة الجيبية ويستجيب على الفور خلق منطق عالي في مخرجاته.

يستمر هذا الأمر طالما أن احتمال الموجة المثلثية لا يزال أقل من احتمال الموجة الجيبية ، وفي اللحظة التي يتم فيها اكتشاف احتمال الموجة الجيبية أقل من احتمال موجة المثلث الآني ، تعود المخرجات إلى مستوى منخفض وتستمر حتى يعود الوضع .

هذه المقارنة المستمرة للمستويات المحتملة اللحظية لشكلي الموجة المتراكبة على مدخلي opamps تؤدي إلى إنشاء PWMs المتغيرة المقابلة والتي قد تكون بالضبط تكرارًا لشكل الموجة الجيبية المطبق على المدخلات غير العاكسة لل opamp.

Opamp موكب SPWM

توضح الصورة التالية محاكاة الحركة البطيئة للعملية المذكورة أعلاه:

هنا يمكننا أن نشهد الشرح أعلاه يتم تنفيذه عمليًا ، وهذه هي الطريقة التي سينفذ بها opamp نفس الشيء (على الرغم من أنه بمعدل أعلى بكثير ، بالمللي ثانية).

يوضح الشكل العلوي تصوير SPWM أكثر دقة قليلاً من مخطط التمرير الثاني ، وذلك لأنه في الشكل الأول كان لدي راحة تخطيط الرسم البياني في الخلفية بينما في الرسم التخطيطي الثاني المحاكاة كان علي أن أرسم نفس الشيء دون مساعدة إحداثيات الرسم البياني ، لذلك ربما أكون قد فاتني بعض النقاط المتزامنة ، وبالتالي تبدو المخرجات غير دقيقة إلى حد ما مقارنة بالنقطة الأولى.

ومع ذلك ، فإن العملية واضحة تمامًا وتوضح بوضوح كيف يُفترض أن يعالج opamp موجة جيبية PWM من خلال مقارنة إشارتين متفاوتتين في وقت واحد عند مدخلاته كما هو موضح في الأقسام السابقة.

في الواقع ، سوف يقوم opamp بمعالجة الموجة الجيبية PWMs بشكل أكثر دقة من المحاكاة الموضحة أعلاه ، وقد يكون أفضل 100 مرة ، مما ينتج عنه PWM موحد للغاية وذو أبعاد جيدة يتوافق مع العينة المغذية. موجة جيبية.