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Does it suck? Chinese DIY Pure Sine Wave Inverter || Sinusoidal PWM (SPWM) Tutorial - YouTube
Channel: unknown
[1]
之前我向你展示過如何製作這個方波輸出電路
[10]
雖然不應該 但可以用變壓器將輸出升壓
[14]
當作一個原始的逆變器
[20]
問題是經變壓器升壓後的波形
[26]
完全不是我們熟悉的正弦波
[30]
於是很多觀眾問我要不要示範用
[36]
「脈寬調變」(PWM) 製作純正弦波逆變器
[39]
正如名稱所述 輸出將會是純正弦波
[43]
當然這個修改是完全可行的
[47]
但我的電路依然是沒有反饋系統
[54]
以及其他重要的安全特性
[57]
幸好有一位觀眾建議我看EGS002晶片
[63]
那是一個有電壓、電流及溫度控制的便宜正弦波逆變模組
[70]
當然亦包括了反饋系統
[73]
在這影片，我們會找出如何用PWM合成正弦波以及
[80]
嘗試製作一個基於EGS002的逆變器
[88]
再了解它是不是一個合適的商用逆變器替代品
[92]
一起開始吧
[105]
(宣傳)這影片由JLCPCB
[109]
(宣傳)上傳你的Gerber File就可以用超低價得到高質素PCB
[116]
(宣傳)以及令你的項目看起來更專業
[120]
首先，SPWM代表甚麼呢?
S代表正弦
[127]
PWM 代表 Pulse Width Modulation (脈寬調變)
[131]
通過PWM
[132]
我們可以得到一個頻率及ON時間都可以調整的脈衝
[139]
或者稱之為「工作週期」
[142]
透過改變工作週期，平均電壓都可以被調整
[147]
例如100%工作週期可以得到大約4.5V
[154]
而50%工作週期則得到最高電壓的一半
[158]
25%工作週期則得到最高電壓的四份一
[161]
只要調校工作週期
[166]
我們就可以得到不同電壓的模擬訊號
[170]
例如我們使用Arduino的16-bit計時器1 (16-bit Timer1)
[176]
將分頻器設為1，計數器限制設為1600
[180]
就可以得到一個
[185]
脈衝寬度為0.1ms的方波
[187]
剛好是主電源波形的100份之1
(注: 這裡用的是50Hz主電源, 跟香港一樣)
[193]
下一步我們將半個正弦波分割成100份
[199]
計算每一點相對的振幅的電壓
當然我們可以用一個圖像計算器幫忙
(注: 用excel也一樣可以啦)
[207]
接著再將這100個數字
[212]
乘以計數器限制(之前給的1600)
得到一組跟時間相關的數字 (用來控制PWM用的)
[217]
將這組數字儲存在微處理器程式碼裡的查找表
[223]
在微處理器運作時 每個週期裡計時器都會根據查找表
[228]
增加/減少方波的工作週期
[235]
但設定計時器可能不太簡單
[239]
不如使用在github裡已經寫好的Arduino-Atmel-sPWM
[246]
上載了程式碼後 將Arduino PWM pin 9 接上示波器
[252]
我們就可以觀察到一個工作週期正在增加/減少的sPWM訊號
[257]
以及一個10kHz的基本PWM頻率(或者叫載波)
[265]
這個sPWM訊訊及它在pin 10 的10ms訊號
[273]
現在可以施加在H bridge (H橋)
不過要確保在對角的MOSFET得到同樣的訊號
[281]
這樣我們的負載就可以被AC的sPWM訊號驅動
[287]
好明顯這仍然不是一個純正弦波
[291]
因此我們要加上一個電感及電容 組成一個低通濾波器
[299]
如名稱所述 它可以過濾PWM訊號的高頻載波
[305]
繼而轉變成多少像純正弦波的訊號
[309]
現在你已經了解sPWM
[312]
以及知道製作相關硬件是一項艱鉅工作
[320]
好在我們得到一款中國的sPWM驅動板，希望它可以給我們一個好的結果
[328]
老實說
[329]
這電路板及焊接的質素還不錯
[337]
這是一個好的開始
[339]
雖然這模組的資料表只有6頁以及英文挺爛
它還是給了我所有必要的資訊
[348]
這電路板由EG8010組成，它是一顆ASIC (Application Specific Integration Circuit)
[354]
它擁有電壓電流及溫度反饋系統
[362]
最重要是它有4個sPWM訊號輸出
[367]
挺高的23.5kHz頻率
[372]
這電路板也有一顆LM393 OPAMP用作電流反饋功能
[380]
及兩顆IR2113 MOSFET驅動器 推動4顆N-通道MOSFET
[385]
只有這些資訊及線路圖 這電路板好像不怎麼可靠
[390]
我們只要加入少量必要零件
[395]
就可以給我一塊跟宣傳一樣勁的模塊嗎?
[401]
它稱這個電路為EGPU 1000 WATT，還附在幾張裝上了零件的圖片
[409]
於是我訂購了這電路板，帶給我災難的開始
[415]
第一樣東西是它巨大的線寬
[419]
其實不是一件壞事 因為它需要處理1000瓦
[425]
我不喜歡的是 它電路板這麼大 還有那麼多空間
[431]
他們居然不用THT封裝零件而用了最小型的SMD
[440]
不只如此 另一個問題是它的資料表/手冊
[444]
只有中文版本
[449]
而零件的計算解釋也在裡面 (也就令頻道主沒辦法看懂)
[454]
巧合地我在ebay找到一個賣同樣PCB的賣家 聲稱提供了英文版本的手冊
[462]
但那個英文譯本根本就是一個笑話
[469]
投訴了也沒有用
[471]
結果我還是利用了所有我找到的資料表
[475]
加上一點我的電子知識 去判斷這電路板需要甚麼必要元件
[484]
之後我成功買到了所有零件
[489]
收到零件之後我開始焊接所有SMD
[495]
如果它們是THT零件或者長得大一點 事情就變簡單多了
[501]
焊全橋整流器時 我發現它長得太小
[504]
因為沒有關於它的資訊 所以我買錯了
[510]
之後我繼續焊接剩下的THD零件
過程比之前快和輕鬆
[517]
我用熔錫接通了一個跳線位，所有東西就能用一個12V電源驅動
[523]
再加上一個濾波電容和電感 電路就基本上完成了
[530]
我插上了模組 接了電源 它居然沒有爆炸
[537]
取而代之的是模組上的LED亮起來
[542]
看了看輸出
[544]
可以見到過濾後的純正弦波的RMS電壓是8.5V
[551]
也就是說我們需要給這電路配備一個變壓器
[555]
跟我的方波逆變器一樣 我接上了變壓器
[561]
再加上一個小負載 所以東西似乎都正常運作
[566]
但電壓波形就變得不怎麼讓人高興
[573]
(注:這裡原文怪怪的)
原因是輸出經過一定時間會會自己停止
[581]
而模組上的LED會閃動四次
[583]
根據資料表 這表示有電壓過低的問題
[587]
很明顯是因為變壓器高壓側沒有反饋
[595]
按照中文版本資料表
[597]
我移除了電容及把電感換成跳線
[604]
將電容焊在變壓器高壓側
[608]
接上了反饋線路
[611]
一邊祈禱 一邊開啟電源
它居然沒有爆炸 (注:到底頻道主有多想它爆炸...)
[617]
但關機問題一樣存在
[620]
調校了電位器後 電路終於正常了
[625]
高壓側波形還可以接受
[630]
沒有負載時還挺完美
[634]
但電壓還是沒有達到
[638]
跟主供電一樣的230V
[641]
那我就要增加輸入電壓或者換一顆變壓器
[646]
沒多大興趣去試 因為空載時電路耗損大約20瓦
[654]
這其實挺恐佈的
[657]
其實這系統還有一個LCD 不過給我的數字是錯的
[665]
結論這模組及電路出乎意料的好
[670]
我相信還有好多空間去改善這電路
[675]
不過沒有英文手冊實在是太難了
[681]
話雖如此 希望你學到一點關於sPWM 純正弦波逆變器的知識
[687]
最重要的是
[691]
你應該永遠不要相信一個沒有英文手冊的中國產品
[696]
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[700]
Stay creative 下次再見!
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