อินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟที่ใช้ฟังก์ชันแอมพลิฟายเออร์คลาส D โดยการแปลงความถี่อินพุทคลื่นไซน์ขนาดเล็กให้เป็นไซน์ไซน์ที่เทียบเท่าซึ่งในที่สุดจะถูกประมวลผลโดย ไดรเวอร์ H-bridge BJT สำหรับสร้างเอาต์พุต AC ไซน์เวฟหลักจากแหล่งแบตเตอรี่ DC

เครื่องขยายเสียง Class-D คืออะไร

หลักการทำงานของไฟล์ เครื่องขยายเสียง class-D เป็นเรื่องง่าย แต่มีประสิทธิภาพมาก สัญญาณอนาล็อกอินพุตเช่นสัญญาณเสียงหรือรูปคลื่นไซน์จากออสซิลเลเตอร์จะถูกสับเป็น PWM ที่เทียบเท่ากันหรือที่เรียกว่า SPWM

PWM เทียบเท่าไซน์เหล่านี้หรือ SPWM s ถูกป้อนเข้าสู่ขั้นตอน BJT กำลังซึ่งสิ่งเหล่านี้จะถูกขยายด้วยกระแสไฟฟ้าสูงและนำไปใช้กับตัวหลักของหม้อแปลงแบบ step up

“ไดอะแกรมวงจรเรียงกระแสสะพานคลื่นเต็ม ”

ในที่สุดหม้อแปลงก็เปลี่ยน SPWM เทียบเท่าไซน์เป็น 220V หรือ 120V คลื่นไซน์ AC ซึ่งรูปคลื่นตรงตามสัญญาณคลื่นไซน์อินพุตจากออสซิลเลเตอร์

ข้อดีของ Class-D Inverter

ข้อได้เปรียบหลักของอินเวอร์เตอร์คลาส D คือประสิทธิภาพสูง (เกือบ 100%) ด้วยต้นทุนที่ต่ำพอสมควร

เครื่องขยายเสียง Class-D ง่ายต่อการสร้างและตั้งค่าซึ่งช่วยให้ผู้ใช้สามารถผลิตอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์พลังงานสูงที่มีประสิทธิภาพได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องยุ่งยากทางเทคนิคมากมาย

เนื่องจาก BJT ต้องทำงานร่วมกับ PWM จึงช่วยให้เย็นและมีประสิทธิภาพมากขึ้นและสิ่งนี้จะช่วยให้สามารถทำงานกับฮีทซิงค์ขนาดเล็กได้

การออกแบบที่ใช้ได้จริง

การออกแบบวงจรอินเวอร์เตอร์คลาส D ที่ใช้งานได้จริงสามารถเห็นได้จากแผนภาพต่อไปนี้:

IC 74HC4066 สามารถแทนที่ด้วย IC 4066 ในกรณีนี้ไม่จำเป็นต้องใช้ 5V แยกต่างหากและสามารถใช้ 12V ทั่วไปสำหรับวงจรทั้งหมดได้

การทำงานของอินเวอร์เตอร์ pwm class-D นั้นค่อนข้างง่าย สัญญาณคลื่นไซน์ถูกขยายโดยขั้นตอน op amp A1 ให้อยู่ในระดับที่เพียงพอสำหรับการขับเคลื่อนสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ES1 - ES4

สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ ES1 - ES4 เปิดและปิดทำให้พัลส์สี่เหลี่ยมถูกสร้างขึ้นบนฐานของทรานซิสเตอร์ T1 --- T4 บริดจ์สลับกัน

PWM หรือความกว้างของพัลส์จะถูกมอดูเลตโดยสัญญาณไซน์อินพุทซึ่งส่งผลให้ PWM เทียบเท่าไซน์ที่ป้อนให้กับทรานซิสเตอร์กำลังและหม้อแปลงในที่สุดจะผลิตกระแสไฟหลัก AC 220V หรือ 120V ที่ต้องการที่เอาต์พุตของหม้อแปลงรอง .

ปัจจัยหน้าที่ของสัญญาณสี่เหลี่ยมที่ผลิตจากเอาท์พุต ES1 - ES4 ถูกมอดูเลตโดยแอมพลิจูดของสัญญาณคลื่นไซน์อินพุตที่ขยายซึ่งทำให้สัญญาณ SPWM สลับเอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับคลื่นไซน์ RMS ดังนั้นตรงเวลาของพัลส์เอาต์พุตจึงเป็นไปตามแอมพลิจูดทันทีของสัญญาณไซน์อินพุต

ช่วงเวลาการสลับของเวลาตรงและเวลานอกเวลาร่วมกันกำหนดความถี่ซึ่งจะคงที่

ดังนั้นสัญญาณสี่เหลี่ยมที่มีขนาดสม่ำเสมอ (คลื่นสี่เหลี่ยม) จึงถูกสร้างขึ้นในกรณีที่ไม่มีสัญญาณอินพุต

เพื่อให้ได้คลื่นไซน์ที่ดีพอสมควรที่เอาต์พุตของหม้อแปลงความถี่ของคลื่นสี่เหลี่ยมจาก ES1 ควรสูงอย่างน้อยสองเท่าของความถี่สูงสุดในสัญญาณไซน์อินพุท

สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์เป็นเครื่องขยายเสียง

มาตรฐานการทำงานของ เครื่องขยายเสียง PWM ใช้งานโดยสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ 4 ตัวที่ทำขึ้นรอบ ๆ ES1 - ES4 สมมติว่าอินพุทของอินพุตแอมป์ op ที่ระดับศูนย์ทำให้ตัวเก็บประจุ C7 ชาร์จผ่าน R8 จนกว่าแรงดันไฟฟ้าใน C7 จะถึงระดับที่เพียงพอที่จะเปิด ES1

ขณะนี้ ES1 ปิดและเริ่มปล่อย C7 จนกว่าระดับจะลดลงต่ำกว่าระดับสวิตช์เปิดของ ES1 ขณะนี้ ES1 ปิดสวิตช์เพื่อเริ่มต้นการชาร์จ C7 อีกครั้งและรอบจะเปิด / ปิดอย่างรวดเร็วที่อัตรา 50 kHz ตามที่กำหนดโดยค่าของ C7 และ R8

ตอนนี้ถ้าเราพิจารณาการมีอยู่ของคลื่นไซน์ที่อินพุตของแอมป์ op มันจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่บังคับในวงจรการชาร์จของ C7 ได้อย่างมีประสิทธิภาพทำให้การสลับ PWM เอาต์พุต ES1 ได้รับการมอดูเลตตามลำดับการขึ้นและลงของ สัญญาณคลื่นไซน์

คลื่นสี่เหลี่ยมเอาท์พุตจาก ES1 ตอนนี้สร้าง SPWM ซึ่งปัจจัยหน้าที่แตกต่างกันไปตามสัญญาณไซน์อินพุต

สิ่งนี้ส่งผลให้ SPWM เทียบเท่าคลื่นไซน์สลับกันข้ามสะพาน T1 --- T4 ซึ่งจะเปลี่ยนหม้อแปลงหลักเพื่อสร้างไฟ AC ที่ต้องการจากสายรองของหม้อแปลง

เนื่องจากแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับทุติยภูมิถูกสร้างขึ้นตามการสลับ SPWM หลักผลลัพธ์ AC จึงเป็นคลื่นไซน์ AC ที่เทียบเท่ากันอย่างสมบูรณ์แบบของสัญญาณไซน์อินพุต

คลื่นไซน์ออสซิลเลเตอร์

ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้นแอมพลิฟายเออร์อินเวอร์เตอร์คลาส D จะต้องมีอินพุตสัญญาณคลื่นไซน์จากวงจรกำเนิดคลื่นไซน์

ภาพต่อไปนี้แสดงวงจรกำเนิดคลื่นไซน์ทรานซิสเตอร์เดี่ยวที่เรียบง่ายซึ่งสามารถรวมเข้ากับอินเวอร์เตอร์ PWM ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความถี่ของข้างต้น เครื่องกำเนิดคลื่นไซน์ อยู่ที่ประมาณ 250 Hz แต่เราจะต้องมีค่าประมาณ 50 Hz ซึ่งสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนค่าของ C1 --- C3 และ R3, R4 ให้เหมาะสม

เมื่อตั้งค่าความถี่แล้วเอาต์พุตของวงจรนี้สามารถเชื่อมโยงกับอินพุต C1, C2 ของบอร์ดอินเวอร์เตอร์