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重做用ne555的纯硬件spwm驱动板pcb
阅读: 7435 |  回复: 32 楼层直达

2019/01/30 03:50:07
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钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长

QQ截图20160321155901 内容精选】管理员精心选择的优质内容 快来讨论吧


    首先,先表达下对老寿先生和尤小翠师父的敬意。本文所介绍的spwm系统,是在他俩的系统基础上改进时序和电平移位系统后改进而成的。这个系统是第一版,还存在一些小缺陷,例如,基准正弦波的零点还需要手动调整后才能和高频三角载波对齐,下一版即将在几个月后更新。到时纯硬件系统的调试将变得很简单,甚至不再需要示波器!

成品pcb镇楼

    

    1、基准正弦震荡系统和电压控制增益放大器。

基准正弦震荡

   这部分我在老寿先生电路的基础上,将rc选频网络的两个电阻换为同轴电位器,这样可以做到振荡频率的微调。老寿先生设计的温度补偿系统和电压控制增益放大器非常完美,关于这部分大家可以看他的经典帖子:重做用sg3525的纯硬件spwm驱动板pcb。关于文氏桥基准振荡器的一些问题,我曾经非常苦恼,现已解决,相关经验我会另开一楼分享,这里不再赘述。输出正弦波形如下,以实地为参考点

    

2、虚拟双电源系统和零点对齐系统

改进来了:在老寿先生原本的ne555spwm系统中,他使用了减法器将基准正弦波零点电平向下移动来和ne555组成的高线性度三角波振荡器零点对齐。我原本打算复制,结果实验时发现,存在以下两个问题:1、需要手动调整加法器输入的直流偏置信号大小,如果调整不好,过零点波形会很难看。2、加法器这一步引入了较多失真,特别是在过零点的地方。思来想去,决定放弃加法器,而直接调整虚拟双电源系统的虚拟地电平,使其等于555组成的三角波振荡器的低电压触发电平。实测波形和对其情况如下(黄色高密度的波形是ne555振荡器的波形,蓝色为基准正弦波形)

具体实现方法如下:重新通过外部比较器定义555定时器的高低触发电平,从而调整三角波振荡器的高低电平,定义低阈值电压的比较器反相输入端直接与一个略高于虚拟双电源系统输出的虚拟地的电位相接(高50mv左右,这个值略高于差分输入比较器的差分输入失调电压)。这样就可以自动实现振荡器零点对齐,因为他们本身的参考零点就是同一个。(具体电路如下,这个振荡器的设计思路是小翠师父提供的,在这里表达敬佩和感谢)

振荡器输出波形如下。(本人用的实验电源不是很好,纹波有些大,图中的刺就是这样引入的,惨痛的教训,下一版系统一定会在供电中加一级线性稳压)

       重新设计这个振荡器不只是为了方便对齐零点,还为了方便调整三角波振荡器的高电平。来方便调整spwm调至比。调至比是三角波电平最高点与正弦最高点的比值。也对应着最大占空比和h桥直流母线高压利用率。正弦的幅度不方便进行调节,因为所用运放并不是轨至轨的,调整增益容易使得波形削顶或削底。调整三角波振荡器的电平则容易的多,改变外置比较器的参考电压即可。

3、在精密整流环节中隐藏的时序系统。

     众所周知,两种单极性调制spwm时序中,左上管和右上管的波形都是半个基波周期spwm脉冲,半个基波周期低电平的形式。老寿先生和小翠师父都使用了过零比较器和门电路的办法,将精密整流后的馒头波形和三角波比较后的spwm波形和同步方波波形做逻辑运算得到。我在学习模拟电路时,看到了半波精密整流电路,发现时序其实暗藏其中。只需将半波精密整流信号与低电平略高于虚拟地电平的三角波进行比较即可得到与他们的电路相同的波形。

      产生双路比较基波的电路如图所示,包含一个反相器和两个反相半波精密整流电路。

端口说明:buffer 为电压控制增益放大器的输出 基波1 对应左上管驱动信号的基波 基波2对应右上管驱动信号的基波。

对于调制器,我曾经想照搬经典使用lm393,用了以后发现它的响应速度和延迟真的不敢恭维。我就用了高速双路比较器——lm319

这款比较器为高速比较器,上升沿下降沿干净利落,响应速度也很不错,芯片报价也不高,着实良心!需要注意的是,需要使用其单电源接法为宜,否则虚拟双电源系统无法为其提供可靠的工作电流。(具体电路如下)

实际测得基波1 spwm1 基波2 和原本基准正弦波形如下

对应的,也产生了双路spwm波形

4、死区时间发生器和h桥自举驱动电路

这部分我直接用了一个ic ir2104 它可以在输入上管波形后经门电路和rc延时产生互补并引入死区时间的下管波形,并集成了自举驱动。

实测四路spwmh桥驱动波形如下

实测四路输出,成对的两路互补并引入了死区时间。上臂功率管也成功驱动!

电源网-天边在2019-05-22打赏该贴 +10 电源币 打赏理由:

电源网-璐璐在2019-01-30打赏该贴 +5 电源币 打赏理由:

2019/01/30 09:56:30
2
电源网-璐璐
电源币:1091 | 积分:72 主题帖:255 | 回复帖:1495
LV10
司令
2019/01/30 10:38:13
3
千里知外
电源币:25 | 积分:3 主题帖:4 | 回复帖:47
LV4
连长
太厉害了
2019/01/30 13:33:10
4
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长
期待大作                                     
2019/01/31 07:50:22
5
zhousisiwuqing
电源币:3 | 积分:0 主题帖:0 | 回复帖:47
LV3
排长
历害历害!!!
2019/02/01 15:47:14
6
水乡电源
电源币:277 | 积分:46 主题帖:9 | 回复帖:681
LV9
军长
用8010和8011多简单,
2019/02/02 01:06:49
7
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长
8010和硬件不一样的
2019/02/02 19:12:24
8
水乡电源
电源币:277 | 积分:46 主题帖:9 | 回复帖:681
LV9
军长

NE555只是一个时基电路,用时基电路发出三角波,

运放发出正弦波,

这两种方法都不稳定,而且这种的复杂,还随温度漂移,这种做的逆变器只是个理论,不能做为样品机来使用。

8010和8011用晶振,晶振的频率误差是30PPM以内,温漂极小。

8010出来快10年了,非常稳定,8011更好

2019/02/02 23:44:04
9
zhongqingdianzi
电源币:53 | 积分:5 主题帖:13 | 回复帖:108
LV5
营长
研究程序,研究它的控制方式,听说单极性倍频更好!
2019/02/03 18:23:39
10
水乡电源
电源币:277 | 积分:46 主题帖:9 | 回复帖:681
LV9
军长

8010既能单极性又能双极性,

8011单极性,还能正负半周交替

2019/02/05 18:57:32
13
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长

产品当然是8010好

n555必然没8010好

8010布线布局要好

2019/02/05 00:21:23
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javike
电源币:2919 | 积分:67 主题帖:174 | 回复帖:3098
LV12
元帅
顶!!!新年第一顶给你了。
2019/02/05 20:34:52
14
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
多谢黄工捧场
2019/02/05 10:23:39
12
没有飞过的天空
电源币:5 | 积分:0 主题帖:2 | 回复帖:20
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排长
干的不错,加油!
2019/02/05 20:37:34
15
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长

基本原理:如图所示,U2B及周边rc器件、二极振荡器。文氏电桥振荡器包括选频和正反馈网络,放大器和稳辐环节。

R2 R9 C1 C2组成选频和正反馈网络,规定R=R2=R9,C=C1=C2。其选出的自激震荡波形频率为,选频网络自带幅度衰减。根据发生自激震荡的幅值平衡条件,放大环节的增益需大于三振荡电路才可起振。除选频网络外的其他U2B周边器件构成放大和稳辐环节。电路增益等于pin6、pin7间的阻抗和pin6与pin1的阻抗之比。在电路起振若干个rc串并联选频网络特征周期后,D1 D2组成的稳辐环节发挥作用,其将反馈网络中r1间的电压稳定于正负0.7伏特。

可能产生的频率漂移问题及其抑制:由于稳辐环节利用二极管网络稳压效应实现,二极管正向压降温漂效应较强,可能导致振荡器输出幅度随温度变化明显。为抑制上述温漂效应,引入负温度系数热敏电阻RT1作为温度补偿措施。当温度升高或降低时pin6、pin7间的阻抗变低或变高,由于RT1阻抗的相同趋势变化,增益相对保持不变,一定程度上抵消D1、D2引入的温漂,使得振荡器输出频率、幅度相对不变。

2019/02/05 20:41:05
16
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
基准正弦波仿真 (multisim14仿真文件)
2019/02/05 20:43:41
17
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
ad原理图文件
2019/02/07 12:48:28
18
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长

U2A

TL082ACD

是什么用途的

2019/02/07 14:41:30
19
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
这个是决定虚拟地电平大小的虚拟双电源系统
2019/02/07 19:41:09
20
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长
能用吗
2019/02/07 20:24:48
21
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
我都弄出实际的波了啊
2019/02/09 01:29:29
22
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长
这原理图确定可以用?
2019/02/09 02:51:46
23
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
我没有详细地标电阻电容的值,需要用帖子中的公式算,不能直接使
2019/02/11 12:40:47
24
Nivans
电源币:0 | 积分:3 主题帖:7 | 回复帖:10
LV2
班长
把稳压部分也贴出来吧。好让观众观摩一下。
2019/02/11 15:28:23
25
liaodeqing18
电源币:34 | 积分:0 主题帖:11 | 回复帖:91
LV4
连长
AEE应该是负压的标的有没有错
2019/02/12 18:38:14
26
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
相对于虚拟地而言,vee是负压,其实vee在整个电路中就是功率地
2019/02/16 21:03:58
27
hbzjcjw
电源币:37 | 积分:0 主题帖:92 | 回复帖:1926
LV10
司令

我给楼主提个小小的建议,可以用一个小功率的反激电路,把不稳定性的12伏电池升压成正负15伏的稳压电源,给运放供电,这样动态范围大多了。

另外IR2104是神器,有了它可以减少非常多的小东西

2019/02/19 01:55:23
28
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
是的,这样很有道理,但是这样就违背了虚拟双电源系统减小系统复杂性的初衷,加一路反激电源会使板子电磁环境更加复杂,能用更好的设计解决的事,为什么要添加更多的器件去解决呢
2019/02/20 01:36:21
29
hbzjcjw
电源币:37 | 积分:0 主题帖:92 | 回复帖:1926
LV10
司令

年轻人,     你的思想很危险!!明明是加了个辅助电源有百利而仅一害(成本+体积)的事,你又上升到干扰,,,,,,,,是不是都不吃饭+拉屎,这地球都环保了???

运放,它的本质是要正负供电!!!你再虚拟电源也是偷梁换柱似的骗!此电路我花过大量时间试验过,什么都好,就是离散性太大,仅做入门级的研究可行,想生产就免了

2019/05/28 19:52:44
32
MC-power
电源币:4 | 积分:1 主题帖:4 | 回复帖:39
LV4
连长
前辈,我的理解是运放的双电源供电是相对的,   不一定必须要正真意义上的正负,都是相对参考点而言的,     不知真正实际应用中会带来哪些不好的效果,   希望您指导。
2019/02/20 14:00:21
30
钢珠子母弹
电源币:25 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:12
LV3
排长
前辈消消气,我没有说给运放双电源供电不好啊,要是把运放当纯粹的放大器来使,那肯定是您的办法好,但是我这个系统里面,运放所需要的输出摆幅并不大,因为锯齿波振荡器的震荡幅度就不大。没有必要,所以就索性用了虚拟双电源系统,加个反激电源确实还行,主要是以往被反激电源引入的纹波弄怕了,加一层线稳都不太去的掉,我水平不高,不敢随便使
2019/03/03 10:30:15
31
黄丙元
电源币:35 | 积分:3 主题帖:5 | 回复帖:290
LV6
团长
这是一个学习、交流与个人爱好结合的地方,行业不同,见解也不同,正常。想知道你解决问题的思维方法。请继续。
2019/07/20 15:29:53
33
小小一棵葱
电源币:0 | 积分:3 主题帖:2 | 回复帖:32
LV3
排长
开源吗?
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