Opamp का उपयोग करके साइन वेव PWM (SPWM) सर्किट

एसपीडब्ल्यूएम साइन वेव पल्स चौड़ाई मॉडुलन को संदर्भित करता है जो एक पल्स चौड़ाई व्यवस्था है जिसमें दालों शुरू में संकीर्ण होते हैं, जो धीरे-धीरे मध्य में व्यापक हो जाते हैं, और फिर व्यवस्था के अंत में फिर से संकीर्ण हो जाते हैं। इन्वर्टर जैसे एक प्रेरक अनुप्रयोग में कार्यान्वित होने पर दालों का यह सेट आउटपुट को एक घातीय साइन्यूफॉर्म में बदलने में सक्षम बनाता है, जो पारंपरिक ग्रिड साइन वेवफॉर्म के बिल्कुल समान दिख सकता है।

एक इनवर्टर से एक साइनवेव आउटपुट को प्राप्त करना, इसकी उत्पादन गुणवत्ता के संदर्भ में, यूनिट के लिए अधिकतम दक्षता प्रदान करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण और सबसे लाभप्रद विशेषता हो सकती है। आइए जानें कि ऑपैंप का उपयोग करके साइन वेव पीडब्लूएम या एसपीडब्ल्यूएम कैसे बनाया जा सकता है।

साइन तरंग का अनुकरण करना आसान नहीं है

साइनसोइडल वेव आउटपुट प्राप्त करना काफी जटिल हो सकता है और इनवर्टर के लिए अनुशंसित नहीं किया जा सकता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस सामान्य रूप से 'तेजी से बढ़ती धाराओं या वोल्टेज' को पसंद नहीं करते हैं। चूंकि इनवर्टर अनिवार्य रूप से ठोस राज्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का उपयोग करके बनाया जाता है, इसलिए एक साइनसोइडल तरंग सामान्य रूप से बचा जाता है।

इलेक्ट्रॉनिक पावर डिवाइस जब साइनसॉइडल तरंगों के साथ काम करने के लिए मजबूर किया जाता है, तो यह परिणाम अपर्याप्त परिणाम देता है, क्योंकि उपकरणों को वर्ग तरंग दालों के साथ संचालित होने की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक गर्म होता है।

तो लागू करने के लिए अगला सबसे अच्छा विकल्प एक पलटनेवाला से साइन लहर पीडब्लूएम के रास्ते से है, जो पल्स चौड़ाई मॉडुलन के लिए है।

पीडब्लूएम एक उन्नत तरीका (डिजिटल वेरिएंट) है जो एक आनुपातिक रूप से भिन्न वर्ग पल्स चौड़ाई के माध्यम से एक घातीय तरंग को आगे बढ़ाता है, जिसका शुद्ध मूल्य एक चयनित घातीय तरंग के शुद्ध मूल्य से मेल खाने के लिए गणना की जाती है, यहां 'शुद्ध' मूल्य आरएमएस मूल्य को संदर्भित करता है। इसलिए किसी दिए गए साइन वेव के संदर्भ में पूरी तरह से गणना की गई PWM का उपयोग दिए गए साइनवेव की प्रतिकृति के लिए एक सही समकक्ष के रूप में किया जा सकता है।

इसके अलावा, PWM आदर्श रूप से इलेक्ट्रॉनिक पावर डिवाइस (mosfets, BJTs, IGBTS) के साथ संगत हो जाते हैं और इन्हें न्यूनतम गर्मी अपव्यय के साथ चलाने की अनुमति देते हैं।

हालाँकि, सिनमेव पीडब्लूएम तरंगों को बनाना या बनाना आम तौर पर जटिल माना जाता है, और ऐसा इसलिए है क्योंकि कार्यान्वयन लोगों के दिमाग में अनुकरण करना आसान नहीं है।

इससे पहले कि मैं कुछ गहन सोच और कल्पना के माध्यम से फ़ंक्शन को सही ढंग से अनुकरण करने से पहले कुछ बुद्धिशीलता से गुजरना पड़ा।

एसपीडब्ल्यूएम क्या है

एक पापीवर पीडब्लूएम (एसपीडब्ल्यूएम) उत्पन्न करने का सबसे आसान ज्ञात तरीका है, आवश्यक प्रसंस्करण के लिए एक opamp के इनपुट को तेजी से भिन्न संकेतों के एक जोड़े को खिलाने के द्वारा। दो इनपुट संकेतों में से एक को दूसरे की तुलना में अपनी आवृत्ति में बहुत अधिक होना चाहिए।

आईसी 555 साइन समतुल्य पीडब्लूएम उत्पन्न करने के लिए भी प्रभावी रूप से उपयोग किया जा सकता है द्वारा, इसके निर्मित ओपैंप और एक आर / सी त्रिकोण रैंप जनरेटर सर्किट को शामिल करके।

निम्नलिखित चर्चा आपको पूरी प्रक्रिया को समझने में मदद करेगी।

नए शौकीनों और यहां तक ​​कि पेशेवरों को अब यह समझना काफी आसान होगा कि साइन वेव पीडब्लूएम (एसपीडब्लूएम) को एक ओप्पैम्प का उपयोग करके सिग्नल के एक जोड़े को कैसे संसाधित किया जाता है, आइए निम्न चित्र और सिमुलेशन की मदद से इसे समझें।

दो इनपुट सिग्नल का उपयोग करना

जैसा कि पिछले अनुभाग में उल्लेख किया गया है, इस प्रक्रिया में एक opamp के आदानों में दो घातीय भिन्न तरंगों को खिलाना शामिल है।

यहाँ opamp को एक विशिष्ट तुलनित्र के रूप में कॉन्फ़िगर किया गया है, इसलिए हम मान सकते हैं कि opamp इन दो सुपरइम्पोज़्ड तरंगों के तात्कालिक वोल्टेज स्तरों की तुरंत तुलना करना शुरू कर देगा, जो कि ये दिखाई देते हैं या इसके इनपुट पर लागू होते हैं।

अपने आउटपुट पर आवश्यक साइन वेव PWMs को सही ढंग से लागू करने के लिए opamp को सक्षम करने के लिए, यह जरूरी है कि संकेतों में से एक में दूसरे की तुलना में बहुत अधिक आवृत्ति हो। यहां धीमी आवृत्ति वह है जो नमूना साइन लहर माना जाता है जिसे पीडब्लूएम द्वारा नकल (प्रतिकृति) करने की आवश्यकता होती है।

आदर्श रूप से, दोनों संकेतों को sinewaves होना चाहिए (एक दूसरे की तुलना में उच्च आवृत्ति वाला), हालांकि एक त्रिकोण तरंग (उच्च आवृत्ति) और एक साइन लहर (कम आवृत्ति के साथ नमूना लहर) को शामिल करके भी इसे लागू किया जा सकता है।

जैसा कि निम्नलिखित छवियों में देखा जा सकता है, उच्च आवृत्ति सिग्नल को अफीम के इनवर्टिंग इनपुट (-) पर हमेशा लागू किया जाता है, जबकि अन्य धीमे साइनवेव को ओपैंप के गैर-इनवर्टिंग (+) इनपुट पर लागू किया जाता है।

सबसे खराब स्थिति में, दोनों संकेतों की सिफारिश की आवृत्ति के स्तर के साथ त्रिकोण तरंगें हो सकती हैं जैसा कि ऊपर चर्चा की गई है। फिर भी इससे आपको पीडब्लूएम के बराबर अच्छे पापीवे हासिल करने में मदद मिलेगी।

उच्च आवृत्ति के साथ सिग्नल को वाहक सिग्नल के रूप में कहा जाता है, जबकि धीमी नमूना सिग्नल को मॉड्युलेटिंग इनपुट कहा जाता है।

त्रिभुज तरंग और सिनवेव के साथ एक SPWM बनाना

ऊपर दिए गए आंकड़े का हवाला देते हुए, हम एक निश्चित समय अवधि में दो संकेतों के विभिन्न संयोग या अतिव्यापी वोल्टेज बिंदुओं के माध्यम से स्पष्ट रूप से कल्पना कर सकते हैं।

क्षैतिज अक्ष तरंग की समयावधि को इंगित करता है, जबकि ऊर्ध्वाधर अक्ष एक साथ चलने वाले दो प्रकार के वोल्टेज स्तरों को इंगित करता है, सुपरिंपोज्ड तरंग।

आंकड़ा हमें इस बारे में सूचित करता है कि दो तरंगों के तात्कालिक वोल्टेज स्तरों के संयोग से दिखाई देने वाला ओप्पैम्प कैसे प्रतिक्रिया देगा और इसके आउटपुट में एक समान रूप से बदलती साइन वेव पीडब्लूएम उत्पन्न करता है।

प्रक्रिया वास्तव में कल्पना करना इतना मुश्किल नहीं है। ओपैंप केवल तेजी से त्रिकोण तरंग की बदलती तात्कालिक वोल्टेज के स्तर की तुलना में अपेक्षाकृत अधिक धीमी पापीव (यह भी एक त्रिकोण लहर हो सकती है) की तुलना करता है, और उन उदाहरणों की जांच करता है जिनके दौरान त्रिकोण तरंग वोल्टेज साइन लहर वोल्टेज से कम हो सकता है और तुरंत प्रतिक्रिया करता है। अपने आउटपुट पर उच्च तर्क बनाना।

यह तब तक कायम है जब तक त्रिकोण तरंग क्षमता साइन वेव पोटेंशिअल के नीचे बनी रहती है, और जिस समय साइन वेव पोटेंशिअल को तात्कालिक त्रिभुज वेव पोटेंशिअल की तुलना में कम पाया जाता है, आउटपुट तब तक कम रहता है और जब तक स्थिति प्रभावित नहीं होती है। ।

यह दो सुपरइम्पोज़्ड तरंगों के तात्कालिक संभावित स्तरों की निरंतरता की तुलना में ओप्पैम्प्स के दो इनपुटों में परिणामी रूप से भिन्न पीडब्लूएम के निर्माण में होता है, जो ओपैम्प के गैर-इनवर्टिंग इनपुट पर लागू साइन तरंग की प्रतिकृति हो सकती है।

एसपीडब्लूएम की प्रक्रिया में सुधार

निम्नलिखित छवि उपरोक्त ऑपरेशन के स्लो-मो सिमुलेशन को दिखाती है:

यहां हम उपरोक्त स्पष्टीकरण को व्यावहारिक रूप से कार्यान्वित किए जाने का गवाह बन सकते हैं, और यह काफी है कि कैसे opamp उसी को निष्पादित कर रहा है (हालांकि, बहुत कम दर पर, एमएस में)।

ऊपरी आंकड़ा दूसरे स्क्रॉलिंग आरेख की तुलना में थोड़ा अधिक सटीक एसपीडब्लूएम चित्रण दिखाता है, यह इसलिए है क्योंकि पहले आंकड़े में मुझे पृष्ठभूमि में ग्राफ लेआउट का आराम मिला था जबकि दूसरे सिम्युलेटेड आरेख में मुझे बिना किसी की मदद के साजिश रचनी थी ग्राफ समन्वय करता है, इसलिए शायद मैं कुछ संयोग बिंदुओं से चूक गया हूं और इसलिए आउटपुट पहले की तुलना में थोड़ा गलत है।

फिर भी, ऑपरेशन काफी स्पष्ट है और स्पष्ट रूप से सामने लाता है कि पिछले खंडों में बताए अनुसार इसके इनपुट पर दो अलग-अलग संकेतों की तुलना करते हुए एक ओप्पैम्प को पीडब्लूएम साइन लहर की प्रक्रिया के लिए कैसे माना जाता है।

वास्तव में एक opamp ऊपर दिखाए गए सिमुलेशन की तुलना में साइन वेव पीडब्लूएम को अधिक सटीक रूप से संसाधित करेगा, एक 100 गुना बेहतर हो सकता है, जो खिलाए गए नमूने के अनुरूप एक अत्यंत समान और अच्छी तरह से आयामित पीडब्लूएम का उत्पादन करता है। साइन तरंग।

सर्किट आरेख