SPWM은 펄스 폭 배열 인 사인파 펄스 폭 변조를 의미합니다. 펄스 폭 배열은 처음에 펄스가 더 좁아지고 중간에서 점차 넓어졌다가 배열의 끝에서 다시 좁아집니다. 인버터와 같은 유도 애플리케이션에서 구현 될 때이 펄스 세트를 사용하면 출력을 지수 사인파로 변환 할 수 있습니다. 이는 기존 그리드 사인파와 정확히 동일하게 보일 수 있습니다.

인버터에서 사인파 출력을 얻는 것은 출력 품질 측면에서 장치에 최대 효율을 제공하는 가장 중요하고 가장 유리한 기능 일 수 있습니다. opamp를 사용하여 사인파 PWM 또는 SPWM을 만드는 방법을 알아 보겠습니다.

사인파를 시뮬레이션하는 것은 쉽지 않습니다.

정현파 출력을 얻는 것은 매우 복잡 할 수 있으며 전자 장치는 일반적으로 기하 급수적으로 상승하는 전류 또는 전압을 '좋아하지'않기 때문에 인버터에 권장되지 않을 수 있습니다. 인버터는 본질적으로 고체 전자 장치를 사용하여 만들어지기 때문에 일반적으로 정현파 파형은 피합니다.

정현파로 작동하도록 강제되는 전자 전력 장치는 구형파 펄스로 작동 할 때보 다 상대적으로 더 뜨거워지는 경향이 있기 때문에 비효율적 인 결과를 생성합니다.

따라서 구현을위한 차선책은 인버터의 사인파 PWM 방식으로 펄스 폭 변조를 나타냅니다.

PWM은 비례 적으로 변화하는 사각 펄스 폭을 통해 지수 파형을 생성하는 고급 방법 (디지털 변형)으로, 순 값이 선택한 지수 파형의 순 값과 정확히 일치하도록 계산됩니다. 여기서 '순'값은 RMS 값을 나타냅니다. 따라서 주어진 사인파를 참조하여 완벽하게 계산 된 PWM은 주어진 사인파를 복제하기위한 완벽한 등가물로 사용될 수 있습니다.

또한 PWM은 전자 전력 장치 (모스펫, BJT, IGBTS)와 이상적으로 호환되며 열 방출을 최소화하면서 실행할 수 있습니다.

그러나 사인파 PWM 파형을 생성하거나 만드는 것은 일반적으로 복잡한 것으로 간주되며 구현이 마음 속으로 시뮬레이션하기 쉽지 않기 때문입니다.

강렬한 사고와 상상을 통해 기능을 올바르게 시뮬레이션하기 전에 브레인 스토밍을 거쳐야했습니다.

SPWM이란?

사이 뉴버 PWM (SPWM)을 생성하는 가장 쉬운 알려진 방법은 필요한 처리를 위해 연산 증폭기의 입력에 지수 적으로 변화하는 몇 가지 신호를 공급하는 것입니다. 두 입력 신호 중 하나는 다른 신호에 비해 주파수가 훨씬 높아야합니다.

그만큼 IC 555는 사인 등가 PWM을 생성하는 데에도 효과적으로 사용할 수 있습니다. , 내장 연산 증폭기와 R / C 삼각형 램프 생성기 회로를 통합합니다.

다음 설명은 전체 절차를 이해하는 데 도움이됩니다.

새로운 애호가들과 심지어 전문가들도 opamp를 사용하여 몇 개의 신호를 처리하여 사인파 PWM (SPWM)이 어떻게 구현되는지에 대해 매우 쉽게 이해할 수 있습니다. 다음 다이어그램과 시뮬레이션을 통해 알아 내겠습니다.

두 개의 입력 신호 사용

이전 섹션에서 언급했듯이이 절차에는 지수 적으로 변화하는 두 파형을 opamp의 입력에 공급하는 작업이 포함됩니다.

여기서 opamp는 일반적인 비교기로 구성되어 있으므로 opamp가 이러한 두 개의 중첩 된 파형이 나타나거나 입력에 적용되는 순간 순간 전압 레벨을 비교하기 시작할 것이라고 가정 할 수 있습니다.

opamp가 출력에서 필요한 사인파 PWM을 올바르게 구현할 수 있도록하려면 신호 중 하나가 다른 신호보다 훨씬 더 높은 주파수를 가져야합니다. 여기서 더 느린 주파수는 PWM에 의해 모방 (복제)되어야하는 샘플 사인파로 간주되는 주파수입니다.

이상적으로는 두 신호 모두 사인파 (하나는 다른 것보다 높은 주파수) 여야하지만 삼각파 (고주파)와 사인파 (저주파 샘플 파)를 통합하여 동일한 신호를 구현할 수도 있습니다.

다음 이미지에서 볼 수 있듯이 고주파 신호는 opamp의 반전 입력 (-)에 변함없이 적용되고 다른 느린 사인파는 opamp의 비 반전 (+) 입력에 적용됩니다.

최악의 시나리오에서 두 신호는 위에서 설명한대로 권장 주파수 레벨을 가진 삼각 파일 수 있습니다. 그래도 합리적으로 좋은 사인파 등가 PWM을 달성하는 데 도움이 될 것입니다.

주파수가 더 높은 신호를 반송파 신호라고하며 느린 샘플 신호를 변조 입력이라고합니다.

삼각파와 사인파로 SPWM 생성

위의 그림을 참조하면 지정된 시간 범위 동안 두 신호의 다양한 일치 또는 겹치는 전압 포인트를 플롯 된 포인트를 통해 명확하게 시각화 할 수 있습니다.

수평 축은 파형의 기간을 나타내며 수직 축은 동시에 실행되는 중첩 파형의 전압 레벨을 나타냅니다.

이 그림은 opamp가 두 파형의 일치하는 순간 전압 레벨에 어떻게 반응하고 출력에서 그에 따라 변하는 사인파 PWM을 생성하는 방법에 대해 알려줍니다.

절차는 실제로 상상하기 어렵지 않습니다. opamp는 단순히 빠른 삼각파의 다양한 순간 전압 레벨을 상대적으로 훨씬 느린 사인파 (삼각 파일 수도 있음)와 비교하고 삼각 파형 전압이 사인파 전압보다 낮을 수 있고 즉시 응답하는 인스턴스를 확인합니다. 출력에서 높은 논리를 생성합니다.

이것은 삼각파 전위가 계속해서 사인파 전위보다 낮고 사인파 전위가 순간 삼각파 전위보다 낮은 것으로 감지되는 한 지속되며, 출력은 낮은 상태로 되돌아가 상황이 회복 될 때까지 지속됩니다. .

opamp의 두 입력에 대해 두 개의 중첩 된 파형의 순간 전위 레벨을 연속적으로 비교하면 opamp의 비 반전 입력에 적용된 사인 파형의 복제 일 수있는 상응하는 가변 PWM이 생성됩니다.

SPWM을 처리하는 Opamp

다음 이미지는 위 작업의 슬로우 모션 시뮬레이션을 보여줍니다.

여기서 우리는 위의 설명이 실제로 구현되는 것을 볼 수 있으며, 이것은 opamp가 동일한 방식으로 실행되는 방식입니다 (ms 단위로 훨씬 더 치명적 임에도 불구하고).

“집적 회로는 어떻게 만들어지는가 ”

위 그림은 두 번째 스크롤링 다이어그램보다 약간 더 정확한 SPWM 묘사를 보여줍니다. 첫 번째 그림에서는 백그라운드에서 그래프 레이아웃의 편안함이 있었지만 두 번째 시뮬레이션 된 다이어그램에서는 도움 없이도 동일하게 플롯해야했기 때문입니다. 따라서 일치하는 지점 중 몇 개를 놓쳤을 수 있으므로 출력이 첫 번째 지점에 비해 약간 부정확 해 보입니다.

그럼에도 불구하고 작동은 매우 분명하며 이전 섹션에서 설명한대로 입력에서 동시에 변화하는 두 신호를 비교하여 opamp가 PWM 사인파를 처리하는 방식을 명확하게 보여줍니다.

실제로 opamp는 위에 표시된 시뮬레이션보다 훨씬 더 정확하게 사인파 PWM을 처리하고, 100 배 더 좋을 수 있으며, 공급 된 샘플에 해당하는 매우 균일하고 치수가 잘 지정된 PWM을 생성합니다. 사인파.