Implementación de un inversor sinusoidal con un circuito de oscilación

Question

Hoy estaba pensando si sería posible implementar un inversor utilizando un simple oscilador de onda sinusoidal (quizás basado en un amplificador óptico o una implementación de puente Wien), una etapa de amplificación de potencia y un transformador elevador. Los circuitos simples más comunes en línea utilizan un 555 o un 4047 y como tal el inversor tiene una salida de onda cuadrada también.

Sin embargo, estoy seguro de que se me escapa algo porque seguramente existiría una implementación si fuera plausible. Entonces, ¿cuáles son las limitaciones de usar la configuración que mencioné antes?

PD: Entiendo que comprar un inversor sería más eficiente y más rentable. Sólo me pregunto si lo que estoy hablando realmente funcionaría en absoluto.

Answer 1

La eficiencia de una etapa de salida de potencia de clase AB es teóricamente de alrededor del 65% cuando entrega una onda sinusoidal al máximo nivel de tensión que puede. Una etapa de potencia de clase AB proporcionaría una onda sinusoidal relativamente limpia porque supera la distorsión cruzada. Si puedes vivir con una etapa de salida de clase B (distorsión cruzada) puedes obtener hasta un 78% de eficiencia de potencia.

Con la clase D (conmutación PWM), la eficiencia es teóricamente del 100%, pero se puede perder fácilmente hasta un 10% en el filtrado adicional y las pérdidas de conmutación de alta velocidad.

Así que si quieres un inversor de 1000W de salida estarías desperdiciando: -

• Clase AB - 538W
• Clase B - 282W
• Clase D - 111W

Otra ventaja de la clase D es que al bajar la amplitud de salida al nivel del 90% apenas se pierde eficiencia en comparación con los tipos lineales - las etapas de salida lineales tienen una eficiencia máxima en la entrega de potencia máxima. Vea esto para una comparación: -

El gráfico corresponde a un amplificador de audio de clase D, pero el principio es exactamente el mismo.

Answer 2

Para ser eficiente, el amplificador de salida tiene que ser de conmutación (Clase D), pero aparte de eso no te falta nada.

Es más fácil hacer esto con un microcontrolador que sintetiza las señales de accionamiento de clase D directamente (que se convierten en ondas sinusoidales después del filtrado) que con un oscilador analógico (que no funcionará a una frecuencia controlada por un cristal sin más piezas, y requiere un AGC para obtener un nivel de salida estable de baja distorsión), así que generalmente es así como se hace.

Es posible que encuentres algunos diseños muy antiguos (cuando los microcontroladores y microprocesadores eran relativamente caros) que utilicen precisamente ese método.