Generación de onda sinusoidal de 500 kHz usando PWM modificado

Estoy tratando de generar una onda sinusoidal de 500 kHz de amplitud variable utilizando un convertidor de CC / CA aislado de transformador de puente completo.

Decidí usar una tabla de ondas sinusoidales para cambiar el ciclo de trabajo de PWM. Más los valores por ciclo mejor la salida de onda sinusoidal. Para 256 valores por media onda sinusoidal, debemos actualizar una vez cada 3,9 ns, lo que significa que MCU debe funcionar a una velocidad de 256 MHz como mínimo.

Otra limitación es que el controlador Mosfet necesita encender/apagar el Mosfet realmente rápido por debajo de 3,9 ns. El controlador Mosfet tc427 necesita al menos 30 ns para encender/apagar el MOSFET.

Estoy realmente confundido sobre cómo superar las limitaciones. ¿Alguna sugerencia por favor?

¿Qué potencia de salida espera entregar a la carga? ¿Cuál es la carga? ¿Ha considerado que un filtro LC en la salida puede ofrecer mucho para convertir una onda sinusoidal áspera en una mucho más suave?
La potencia de salida entregada a la carga es una salida de CA de onda sinusoidal de 500 khz. Habría filtro LC en la salida. ¿Cuál debería ser la frecuencia de corte del filtro para producir una salida de onda sinusoidal? La carga sería un valor de resistencia de hasta 4000 ohmios.
¿Qué potencia sale en vatios? ¿Cómo cambiará la carga de 4000 ohmios? ¿Podría ser mucho más pequeño? ¿Qué voltaje es su bus de CC?
El voltaje del bus de CC es de 100 V. Sí, la carga podría ser más pequeña. Se conectarán diferentes valores de Cargas al convertidor. El valor máximo que se conectaría sería de 4000 ohm.
Para repetir lo que Andy preguntó dos veces: Max. ¿ Potencia en vatios ? No es difícil de calcular para usted, pero no tenemos la perspectiva de su problema para hacerlo por usted.
La potencia máxima en vatios sería de 200 vatios de salida. El voltaje de salida sería de 100 V y 2 A de corriente nominal.
Una carga de 200 vatios con una onda sinusoidal que alcanza un máximo de 100 voltios significa un voltaje RMS de 70,7 voltios y esto, a su vez, significa una corriente de 2,828 amperios: debe tener más claro lo que desea. Por el momento, parece estar insinuando que la carga podría ser una resistencia simple (pero de alta potencia) de 25 ohmios y nada como 4000 ohmios.
Lo siento. Le di un valor aproximado.
Ya sabes, en las grandes redes eléctricas tienen corrección del factor de potencia. (Una onda cuadrada es solo una onda sinusoidal con un factor de potencia muy bajo). No intentan sintetizar la onda sinusoidal, solo usan efectos naturales para arreglarla. Este PFC no se preocupa por la impedancia de carga . Me pregunto si algo así mejoraría a 500khz.

Respuestas (2)

Desde un filtro LC simple de dos etapas, podría obtener una respuesta como esta con solo una entrada de onda cuadrada básica a 500 kHz y sin PWM ni tabla de búsqueda sinusoidal: -

ingrese la descripción de la imagen aquí

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si tuviera algún intento mínimo de PWM (cambiando de servicio cada cuarto de ciclo o 500 ns), obtendría una salida aún más limpia y/o requeriría menos filtrado. Pero debe definir las impedancias de carga en todo el rango para que esto tenga éxito. Por el momento, lo he adaptado a una carga de 4000 ohmios, pero si necesita cargas de 1000 ohmios o menos, los filtros cambian.

Ahora, finalmente entendí por qué estabas tan interesado en la impedancia de carga. Sí, mi carga cambia. Supongo que la otra respuesta de usar un amplificador de Clase C sería la mejor manera de hacerlo.
Los amplificadores de clase C utilizan filtros LC para dar forma a la respuesta de frecuencia y son tan susceptibles a los cambios de carga como cualquier otro filtro LC. No, si tiene una salida de puente H, quédese con eso porque al menos puede experimentar con esquemas PWM de manera más efectiva. He usado controladores de medio puente para hacer lo mismo, pero a 600 kHz produciendo una salida de hasta 200 voltios pp, ¡así que creo que mi experiencia podría ser relevante!
¿Crees que si tomo la retroalimentación del voltaje de salida y cambio el voltaje del bus de CC de acuerdo con los cambios en la carga? El voltaje del bus de CC proviene de un SMPS cuyo voltaje de salida se puede variar.
Esta es una funcionalidad que solo usted conoce. No sé por qué necesita hacer esto porque no sé cuáles son sus objetivos generales. Solo veo tu pregunta. Si necesita retroalimentación, debe tener cuidado porque el cambio de fase producido por el filtrado podría hacer que los sistemas de retroalimentación mal diseñados sean inestables. Pero, sí, puedes hacer este tipo de cosas.
¿Le preocupa que los cambios en el valor de la carga afecten al filtro Q?. ¿Hay alguna otra forma de negar los cambios en los valores de carga?
Use PWM pero sea más modesto acerca de las cosas. Si usa PWM y altera el ciclo de trabajo cada 100 ns, el filtro de salida seremos mucho menos susceptibles a los cambios de carga porque filtrará un conjunto de frecuencias mucho más alto para restaurar la onda sinusoidal. Te insto a que hagas simulaciones. Usé la versión micro-cap 11 estudiantes (gratis).
Estoy planeando construir un sistema de soldadura por arco eléctrico. El convertidor directo de CA/CC se utiliza para suministrar voltaje de bus de CC. Este convertidor CC/CA se utilizará para generar ondas sinusoidales de alta frecuencia y gran amplitud de unos pocos miles de voltios. Aquí la carga cambia con muchos factores durante la soldadura.
¿Qué tan pura realmente necesita que sea la onda sinusoidal entonces?
No creo que tenga que ser muy puro. Ahora estoy investigando su efecto en la salida de soldadura si la forma de onda no es muy pura. Volveré una vez que tenga una respuesta sólida.
¿Puede compartir los recursos o la ecuación de diseño utilizada para obtener los valores L y C?
@ renganathanb.s Acabo de usar mi juicio en algunos valores y busqué una buena curva de análisis de CA plana (segunda imagen) y luego verifiqué cómo se veía la respuesta transitoria para asegurarme de que era aproximadamente sinusoidal. La experiencia te lleva muy lejos y te ahorra para siempre tener que buscar fórmulas que probablemente no he visto en décadas.
Acordado. También estaba tratando de moverme con el diseño de valores de filtro. Se debe pasar la frecuencia fundamental (500Khz) y se deben rechazar todos los demás armónicos. Por lo tanto, la combinación de filtros LC resultante tenía una frecuencia de corte de 1 Mhz para rechazar componentes de orden superior. ¿Me pueden corregir si me equivoco?.
Probablemente sea más como 800 kHz en mi ejemplo, pero en principio sí. Evite que el punto de 3 dB esté demasiado cerca de 500 kHz o se convierte en un circuito resonante sintonizado en serie que tomará amperios pero, por otro lado, no haga que el punto de 3 dB sea demasiado alto o el filtrado de armónicos no será efectivo.

Intentar obtener un seno de 500 kHz de PWM parece bastante exagerado.

Si la frecuencia es fija, busque algo resonante, como una etapa de salida de clase C. Básicamente, comienzas con pulsos o una onda cuadrada, luego usas resonancia y filtrado pasivo para deshacerte de los armónicos para hacer un seno. Así funcionan, por ejemplo, los transmisores de radio. Tienen que producir frecuencias aún más altas a altos niveles de potencia y se les permite muy poco contenido armónico.

Sí, mi frecuencia es fija. ¿Algún enlace/recurso para diseñar lo mismo?.
@ren: mire el amplificador de "clase C" o la etapa de salida.
Generación de onda sinusoidal de 500 kHz usando PWM modificado
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v