¿Cómo puedo solicitar la señal PWM para el lado primario de un transformador para obtener sintetizado onda sinusoidal en el lado secundario?

Question

Estoy tratando de obtener una señal senoidal (\$f_{sin}=50Hz\$) mediante el uso de un transformador de ferrita. Voy a aplicar una señal PWM en el lado primario (\$100kHz\le f_{PWM}\le300kHz\$). Yo voy a usar uno (o dos?) H-puentes para la conducción del transformador. ¿Qué tipo de topología de circuitos debo usar para la aplicación de esta PWM?

Tengo tres opciones en mi mente, pero cada uno tiene su propio fallo desde mi punto de vista.

---

Opción 1

En este primer esquema, la señal PWM se aplica en una dirección respectiva para la obtención de cada uno positivo y negativo del ciclo de la onda senoidal. Mi preocupación es el sesgo de CC en los devanados que pueden saturar el núcleo de transformador o hacer que funcione cerca del punto de saturación.

---

Opción 2

La tensión primaria oscila entre los valores positivos y negativos. Mi preocupación es que muchas de energía de swing (se desperdicia?) entre los devanados secundarios y el filtro LC durante las intersecciones cero de la onda sinusoidal ya que el ciclo de trabajo del PWM será de alrededor de 0.5.

---

Opción 3

Similar a la primera. Tengo que usar dos H-puentes y más área de la ventana del transformador debido a que el extra de primaria de los devanados.

---

Cual de estas topologías son problemáticos? Existen otras topologías comúnmente utilizados? Cuando usar cada uno de ellos?

Answer 1

Dave respondió a su pregunta muy bien, pero quiero señalar un problema adicional con la opción 3.

Opción 3 es una perfecta alternativa viable, pero las tensiones son generalmente volteó alrededor. La principal ventaja de la conducción de un centro de derivación principal es que ambos interruptores pueden estar en el lado de baja, que por lo general hace que sean más fáciles de manejar. Por ejemplo, pueden ser NPN transistores bipolares o N-Fet de canal con el emisor (bipolar) o fuente (FET) con toma a tierra. El centro tap es conectado directamente a la fuente de alimentación.

El inconveniente es que el lado de la primaria que no está siendo impulsado actuará como un secundario. Otra forma de pensar en esto es que el bobinado primario funciona como un auto-transformador. El resultado es que el undriven final de la primaria va a ir a dos veces la tensión de alimentación. Eso significa que su parte baja, los interruptores deben ser capaces de soportar el doble de la tensión de si un regular de la primaria fueron expulsados con algo parecido a un puente H.

Esta mayor tensión de la tensión en los interruptores es una buena razón para ver el centro de derivación de las primarias más cuando el voltaje de entrada es baja. Por ejemplo, si la energía proviene de una batería de 12 V, entonces los interruptores sólo necesitan manejar alrededor de 30 V. Hay muchos lindos Fet a elegir, con un bajo voltaje. Sin embargo, si la fuente de alimentación se rectifica de CA, que sería de 170 V al menos aquí en los estados unidos. Los interruptores tendría que soportar 340 V al menos, así que, probablemente, de 400 V de los dispositivos en la práctica. La disposición de los transistores va a ser menos, tienen menos características deseables, y ser más caros. Si la fuente de alimentación se rectifica el voltaje de la línea en cualquier lugar del mundo, entonces las tensiones nominales de los interruptores se hace muy incómodo.

Answer 2

No hay ninguna diferencia real entre la "opción 1" y "opción 3", excepto para el mecanismo de la unidad.

No existe un verdadero "DC bias", ya que sólo dura un semestre-periodo de la forma de onda de salida. Esto no es peor que la conducción del transformador con una onda senoidal.

Tenga en cuenta que el transformador debe ser construido de manera que se puede manejar el nivel de potencia en la frecuencia de salida, no de la frecuencia PWM. Esta es una razón por la que los sistemas de alimentación Ininterrumpida, en general, tienen una gran potencia de los transformadores dentro de ellos.

"Opción 2" es generalmente utilizado cuando la distorsión de la onda es la preocupación principal, como en la clase-D de amplificadores de potencia de audio. De lo contrario, las otras dos configuraciones tienden a ser más eficientes.