Инвертор с цифровым управлением ШИМ

May 29, 2010 by admin Комментировать »

Инвертор, к рассмотрению которого мы приступаем, сильно отличается от ранее рассмотренных самовозбуждающихся и управляемых инверторов. Его ВЫХОДНОЙ сигнал состоит из последовательности дискретных импульсов по­стоянной амплитуды, но переменной длительности. Энергия, содержащая­ся в последовательности таких импульсов такова, что имитирует воздей­ствие на нагрузку синусоидального напряжения. Если же нагрузка содержит хоть небольшую индуктивную составляющую, то импульсы ин­тегрируются и ток нагрузки имеет форму довольно близкую к синусои­дальной. Так как этот инвертор предназначен для управления двигателями переменного тока с изменяемой частотой вращения, то такая «синтезиро­ванная» форма тока получается благодаря индуктивному характеру импе­данса двигателя. Электромагнитный вращающий момент мотора определя­ется величиной тока, поэтому изменение длительности прикладываемых импульсов напряжения является средством управления скоростью враще­ния. Блок схема этого инвертора показана на рис. 4.24. Заметим, что он имеет выходы для работы с однофазными, двухфазными и трехфазными моторами.

Основу схемы составляет постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) емкостью 1024 бита. Изготовленная с использованием КМОП тех­нологии, память выводит четыре последовательных слова длительностью 256 бит каждое. Чередование инкрементной и декрементной адресации позволяет формировать на основании извлеченной из памяти информа­ции полное синусоидальное колебание, хотя в памяти содержится инфор­мация только о четверти периода этого сигнала. Формат кодирования ПЗУ показан на рис. 4.25. Формирование модуля синусоидального на­пряжения путем адресации памяти продемонстрировано на рис. 4.26; в точках, соответствующих 180° и 360° полярность сигнала инвертируется. Таблица программирования ПЗУ масочного типа представлена на рис. 4.27. ПЗУ имеет организацию 256×4 бита.

Принципиальная схема инвертора представлена на рис. 4.28 (пере­чень интегральных схем дан в таблице 4.5). Выходные усилители на рис. 4.28 не показаны. Видно, что схема была бы проще, если бы можно было ограничиться однофазным выходом. Однако дополнительная гибкость и полнота системы достигается сравнительно недорого, в данном случае путем добавления еще нескольких интегральных схем. На рис. 4.28 по­тенциометр регулировки частоты генератора обозначен как «Обороты» (частота вращения асинхронного электродвигателя пропорциональна ча­стоте).

Однофазный мощный каскад изображен на рис. 4.29. Показанный на входе этой схемы оптрон 2^6 имеется и на выходе схемы на рис. 4.28. Мощность однофазного двигателя составляет 1/50 л.с. при 1725 оборотах в минуту (60 Гц). Плавная регулировка скорости сохраняется вплоть до 90 оборотов в минуту.

clip_image002

Рис. 4.24. Блок-схема инвертора с цифровым ШИМ. Motorola Semiconductor Products, Inc.

clip_image004

А -11.25*

1-^—1

1ST

2ND

3RD

4TH

5TH

6ТН

7ТН

8ТН

Скважность N= число шагов

0.2

0.383

0.553

0.707

0.830

0.923

0.980

1.000

Число вкл. битов на шаг (расчет) Распределение памяти: 32 бита^^

6.4

12.25

17.69

22.62

26.56

29.53

31.36

32.0

Число вкл. битов на шаг (реально)

6

12

18

23

26

29

32

32

Аппроксимация синусоиды

п

п

п

1

1

1 1

Поток битов ГОУ (выход ВО)

1

Минимальное число вкл. битов = 3 Минимальное число выкл. б1ггов = 3

Рис. 4.25. Формат кодирования ПЗУ. Motorola Semiconductor Products, Inc.

clip_image006

Рис. 4.26. Последовательность импульсов, формируемых на основе данных, считываемых из памяти. Motorola Semiconductor Products, Inc.

clip_image008

Рис. 4.27. Таблица программирования ПЗУ масочного типа. Motorola Semiconductor Products, Inc.

clip_image010

Рис. 4.28. Принципиальная схема инвертора. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Таблица 4.5. Перечень интегральных ми1фосхем схемы на рис.4.28.

Обозначение

Наименование

Номер в каталоге

микросхемы

 

фирмы Motorola

{/1,3,16,17,18,19

Шесть элементов (1 элемент 2И-НЕ, 1 элемент 2ИЛИ-НЕ, 4 инвертора)

МС14572

U2,4,5.21,22,23

Шесть элементов

МС14572

иь

12 разрядный двоичный счетчик

МС14040

U7, 8,9,10

4 элемента исключающее ИЛИ

МС14507

иП. 12.13,14

4 элемента исключающее ИЛИ

МС14507

Ш5

1024 бит ПЗУ

МСМ14524

U2Q

Логический элемент 8И

МС14040

U24,25, 26, 27

4 элемента исключающее ИЛИ

МС14507

(/28, 29,30, 31

4 элемента 2И-НЕ

МС14011

(732,33, 34,35,36,

6 неинвертирующих буферов

МС14050

37

6 неинвертирующих буферов

МС14050

С/38,39

Четырехразрядный селектор 2-1

МС14040

U40

4 элемента 2И-НЕ

МС14011

1/41, 42,43,44

два D триггера

МС14013

f/45

   

clip_image012

Рис. 4.29. Однофазный мощный выходной каскад. Motorola Semiconductor Products, Inc.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты