PWM erősítő I. - A PWM modulátor áramkör 3

Nem voltam elégedett a korábbi esetekben a komparátor előtti háromszögjellel, mert kétségtelen hogy vannak benne olyan hibák, amelyek hatással vannak a visszaalakított kimenő jelre is. Ettől függetlenül egy kis alakítás sokat javított a helyzeten, amivel akár elégedett is lehetnék. A háromszögjel mégsem volt tökéletes, kipróbáltam ezért egy más jellegű kapcsolást.

Az új áramkör nagyon egyszerű, sima CMOS oszcillátor, egy olyan stabil fajta ami kibír igen kis kapacitásokat is stabil működés mellett. Az áramkör amilyen egyszerű olyan szép kimeneti jeleket produkál, a frekvenciáját igen könnyű szabályozni, a kitöltési tényezője mindig 50%, 15V is lehet a négyszögjel ha kell amiben bőven van tartalék. A frekvenciája messze átlépheti a 10MHz-es is akár.

 A piros a CMOS áramkör négyszögjele, a zöld a háromszögjel.

 A háromszögjel (és a négyszögjel is) minden szempontból szebb mint az analóg áramkör esetében.

Az áramkör maga ennyire egyszerű, a két ellenállás között 10X legyen a különbség, a kondenzátor egészen kis érték is lehet ha kell. Jelenleg a frekvencia 260 kHz, nem ingadozik, teljesen stabil.

Ez a fenti ideális állapot sajnos csak addig tart, amíg az egyszerű áramkör háromszög jelét rá nem kötjük a komparátorra, ekkor a helyzet sokkal rosszabb lesz mint az analóg áramkör esetében volt:

 a négyszögjel stabil marad, de a háromszögjel használhatatlanná romlik, ha rákapcsoljuk a komparátorra a szimulátorban.

 A használhatatlanná vált háromszögjel közelről.

Pedig nem történt más csak annyi, hogy az oszcillátort rákötöttem a komparátorra.

A fenti problémát rövid bénázás után sikerült megoldani, amit lehet hogy a paraméterek állítgatásával is ki lehetett volna küszöbölni. Nekem fura hogy így állt vissza a rend, de visszaállt és az a lényeg:

Az áramkörön annyi módosítás történt, hogy külön DC feszültségforrást kapott a komparátor. A nagyon kellemetlen a problémában az, hogyha külön feszültségforrást is kap az alkatrész, de a közös nullát használjuk, akkor sem lesz jó:

Nem sokáig örülhettem. A külön tápforrással az egész áramkör nem működött, külön megvolt háromszög négyszög és szinusz jelem, de a komparátor így nem működött. Ha összekötöttem a nullákat, akkor pedig újra szétesett a háromszögjel ez a megoldás tehát az egészre nem alkalmazható:

Egyelőre sajnos erre nem tudtam megoldást találni a szimulátorban, de kíváncsi lennék a valóságban is ennyire rossz lenne a helyzet. Érdekes, mert a tápegység nincs benne a szimulációban, és az illetve annak bekötése befolyásolhatja egy ilyen áramkör végeredményét. A szimuláció mindenképpen használhatatlan, pedig az eredeti háromszögjel az oszcillátor résszel sokkal egyszerűbb és jobb mint az analóg kísérelteim.

PWM erősítő I. - A PWM modulátor áramkör 2

Sikerült egy kicsit jobban letisztázni a múltkori áramkört, ami egy analóg PWM modulátor terve, és a TAS áramkör elé tervezem tenni. A végén nem voltam igazán elégedett a jelalakkal, meg elbénáztam a tápfeszültségekkel is, lásd a cikk végét és ábráit. Nem sokat, de egy kicsit módosítottam a kapcsolási rajzon, és a komparátor utáni TTL kapcsolással is próbálkoztam.

Mind a CMOS, mind a TTL kimenetről jó minőségű PWM jelet tudtam leszedni. Közben kidobtam az előző kapcsolásban még meglévő dead-time logikát, mert az semmiképp sem kell, a soft-start késleltetőt esetleg az invertert pedig meg tudom csinálni másképp is.

 Ezen az ábrán a zöld a háromszögjel, a piros 10 kHz szinusz, a sárha pedig a PWM kimenet, ezúttal egy CMOS 4009-es inverterről nézve. Az, hogy a háromszögjel olyan amilyen, annak hamarosan jelentősége lesz.

 Tudom hogy egyelőre nem számít, de mégsem tudom másként eldönteni hogy a PWM jel jó-e csak úgy ha visszaalakítom. A kék a visszaalakított jel.

A CMOS 4009-et (amit az előző ábrákon 15V-ról szimuláltam) TTL 7414-re cseréltem, ilyenkor +5V ról üzemel, a komparátor is, a CMOS áramkörnél 15V-ról üzemelt, ez jól látszik a visszaalakítás DC eltolásából is.

 A TTL áramkör kimenetének visszaalakítása a kék szinuszjel.

Az áramkörön apró módosítások így alakultak, kizárólag a komparátor utáni részen. A táppal való bénázást megoldottam két DC feszültségforrással, illetve a komparátor kimenetére csak egy TTL/CMOS áramkör került a dead time logika és a soft-start helyett. A komparátor kimenetén a jel visszaalakítás után kicsit recésebb, ettől függetlenül lehet hogy elhagyom az invertert a kimenete után.