Генератор синуса, 300В 20 кГц 600 Вт Опции

[termik]

Добый день.
Необходимо питать оборудование для ультразвуковой сварки.

Сейчас для этого разработали генератор, но он выдает "двухполярный" меандр, а не синус. В принципе, всё работает, но пьезоизлучатель эффетивнее функционирует от синусоидального напряжения. Можно конечно поставить последовательно дроссель - но на нем будет рассеиваться энергия, он занимает место, да и в идеале его надо немного подстраивать когда от нагревания плывет частота пьезоизлучателя.

Возникла идея сразу делать синус, а не фильтровать меандр.. Погуглив, я пришел к выводу, что мощный синус лучше всего делать по принципу усилителя класса Д.
Собственно вопросы:
1. Правильно ли я думаю насчет усилителя класса Д?
2. Я неопытен в этой сфере, поэтому опасаюсь что займусь изобретением велосипеда. Подскажите пожалуйста типичные решения такой задачи.

Сейчас меандр генерируется микросхемой AD9833, она также умеет выдавать синус. Я так понимаю, что нужно этот синус пропустить через компаратор с пилой, и получить шим-импульсы. Только вот что неясно: генерируемый микросхемой синус является однополярным, соответственно после того как его, в виде шим импульсов, пропустим через полевики(получается вообще через один полевик) - он и останется однополярным, и не удастся его подать на развязывающий трансформатор?

Если я задаю слишком глупые вопросы и создается впечатление, что я не хочу думать сам - это не так, курю форумы уже три месяца, и с нулевых почти знаний в электронике разработал генератор на h-мосте. Буду очень признателен, если попинаете в нужном направлении, разжевывать необязательно!

Прикладываю схему того, что уже сделано. В идеале бы использовать этот же H-мост, просто немного изменить часть схемы, выдающую управляющие импульсы на затворы.

Сообщение отредактировал termik - Aug 22 2013, 09:59

Эскизы прикрепленных изображений

 

[Tarbal]

Представим двухтактный усилитель с трансформаторным выходом.
Коллекторы транзисторов подключены к двум концам первичной обмотки трансформатора, а средняя точка к питанию.
Если соединить коллекторы транзисторов конденсатором, таким что вместе с катушкой он создает колебательный контур на желаемую частоту, а потом транзисторы открывать в противофазе в разных полупериодах, то на вторичной обмотке будет желаемый сунус. Причем ширина импульса открывания транзисторов (оба импульса желательно сделать одинаковыми) позволит регулировать энергию на выходе.
Транзисторы будут работать в ключевом режиме, а значит КПД будет высоким.


Сообщение отредактировал Tarbal - Aug 26 2013, 03:21

[shf_05]

Причем ширина импульса открывания транзисторов (оба импульса желательно сделать одинаковыми) позволит регулировать энергию на выходе.
Транзисторы будут работать в ключевом режиме, а значит КПД будет высоким.

тогда можно и усилитель класса С с нагрузкой в коллекторе(или стоке) в виде LC контура попробовать, высокодобротный контур выделяет первую гармонику, такие в мощных ВЧ передатчиках применялись.

[Tarbal]

тогда можно и усилитель класса С с нагрузкой в коллекторе(или стоке) в виде LC контура попробовать, высокодобротный контур выделяет первую гармонику, такие в мощных ВЧ передатчиках применялись.

То о чем я говорю я видел в промышленном устройстве.

[shf_05]

изменяя угол отсечки можно изменять вых. мощность.

[Tarbal]

изменяя угол отсечки можно изменять вых. мощность.

Согласитесь, что регулирование мощности длительностью импульса выглядит изящнее.

[shf_05]

Согласитесь, что регулирование мощности длительностью импульса выглядит изящнее.

Да, а вы согласитесь, что "мощность менять уровнем питающего напряжения" еще лучше.

[Tarbal]

Да, а вы согласитесь, что "мощность менять уровнем питающего напряжения" еще лучше.

Не соглашусь. Менять длительность импульса можно на маломощной части устройства, цифровыми методами, а менять уровень питающего напряжения надо силовыми, аналоговыми устройствами. Усложнение силовых устройств ведет к снижению надежности и появлению новых проблем.


я не говорю уже о возрастании стоимости

Сообщение отредактировал Tarbal - Aug 30 2013, 16:29

[shf_05]

в этом вы правы, а спектр сигнала при такой модуляции будет шире, чем просто прямоугольников.

[Herz]

в этом вы правы, а спектр сигнала при такой модуляции будет шире, чем просто прямоугольников.

О чём Вы?

Не соглашусь. Менять длительность импульса можно на маломощной части устройства, цифровыми методами, а менять уровень питающего напряжения надо силовыми, аналоговыми устройствами. Усложнение силовых устройств ведет к снижению надежности и появлению новых проблем.


я не говорю уже о возрастании стоимости

Штука в том, что автору нужен был синус. А как регулировать мощность он и не спрашивал. Наверняка это реализовано.
К варианту получения синуса, предложенному Вами, регулировка мощности ШИМом применима крайне плохо, ни о каком широком диапазоне регулировки с сохранением формы говорить не приходится. Этот вариант вообще хорошо работает только с меандром и применяется, например, в автогенераторных преобразователях для люминисцентных ламп.
Вторая причина - опасность подмагничивания сердечника при несимметричном регулировании.
А для регулировки мощности поступают именно так: управляют питающим напряжением нерегулируемого генератора, работающего на трансформатор. Вот как у драйверов резонансных преобразователей. Именно резонанс на фиксированной частоте позволяет получить синус.

[shf_05]

О чём Вы?

если изменять вых. мощность изменением питания при постоянной скважности 0,5, то коэф. 1-й гармоники в сигнале будет больше, чем при скважности 0,1, 0,05 и т.д. менять уровень напряжения питания можно ШИМом.
если автору надо красивый синус с высоким КПД и с произвольной частотой, то усилитель класса D самое то, советую искать готовые микросхемы или драйверы (сейчас их полно) или искать решения именно для ультразвука.
Скорее всего еще придется изменять частоту "настройки" фильтра на резонанс в пьезоэлементе, чтобы снимать с него максимум возможной мощности.

[Herz]

если изменять вых. мощность изменением питания при постоянной скважности 0,5, то коэф. 1-й гармоники в сигнале будет больше, чем при скважности 0,1, 0,05 и т.д. менять уровень напряжения питания можно ШИМом.

Вы уверены? Скважность, вообще-то, это отношение периода к длительности импульса. И меньше единицы быть не может по определению.

[shf_05]

Вы уверены? Скважность, вообще-то, это отношение периода к длительности импульса. И меньше единицы быть не может по определению.

извините, постоянно путаю (не знаю почему) скважность с обратной величиной.
про спектр сигнала, ведь, чем уже длительность импульса, тем "шире расползается спектр", то же справедливо и для пачки импульсов.
может быть конкретно в этом приложении это не принципиально, но все же скажем автору надо получить Кг на выходе фильтра 1%, на входе фильтра пусть 10%, при меньшей длительности импульса будет 20% и т.д., правда при этом гармоники будут в более высокочастотной части спектра, и полосовой фильтр с ними справится и получим тот же 1%. Но тут смотря какой фильтр и какие соотношения основной гармоники в спектре.