Ondas senoidais de Don Lancaster

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Há vários anos, Don Lancaster está promovendo ondas senoidais mágicas . São seqüências de dígitos binários (como 420 bits para um ciclo senoidal completo) que, quando usadas para acionar um comutador digital (MOSFET / IGBP), resultam em uma onda senoidal bastante limpa (apenas harmônicos muito altos permanecendo). Para mais detalhes, leia o artigo vinculado ou qualquer outro que ele tenha escrito sobre esse assunto.

Alguém realmente as usou para alguma coisa? A idéia parece bastante útil, mas não consigo encontrar nenhuma informação sobre elas (que não veio do próprio Lancaster).

power mosfet ups

— jpc
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Eu acho que eles assumem opções ideais (o que deve ser verdade para MOSFETs e IGBTs em vários kHz). Observe que isso não tem nada a ver com conversores ressonantes.

— JPC

Parece um golpe para mim. Eu nunca confio em artigos técnicos que são auto-publicados e têm vários anúncios para o trabalho dos autores. Pode muito bem funcionar, mas não há razão para que um responsável pelo processamento de sinais não consiga descobrir por conta própria.

— Kellenjb

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@Kellenjb, Don Lancaster tem uma extensa história como EE, designer e escritor técnico bem conhecido e respeitado (1969-1996 em livros de árvores mortas, além de colunas de revistas). Empregado ou contratado para: Apple, HP, Motorola, Adobe, Western Digital, etc. Ele pode ser estranho, mas é um inteligente.

— Mctylr

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dando uma passada para ver que ainda não há respostas reais, a saga continua!

— boomhauer

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e agora, 2016! ..

— boomhauer 30/03

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Eu acho que Magic Sinewaves é essencialmente o mesmo que "eliminação harmônica seletiva", um método bem conhecido na Eletrônica de Potência.

Este artigo tem uma descrição da teoria e alguns resultados experimentais.

— Alejandro
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No mundo do áudio, chamamos isso de "Noise Shaping".

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Alejandro, ótima descoberta, parece ser o mesmo pelo que posso determinar. Ainda estou curioso com o quanto isso é implementado, alguma idéia?

— boomhauer

2019 ... ainda curiosamente poucas informações aqui.

— 60

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Sim, isso vai funcionar. Ele está mudando com uma frequência muito maior do que o necessário e depois está mudando lentamente a porcentagem de tempo em que está no 0s para estar no 1s. Isso significa que a média do sinal está subindo lentamente. Ao combinar sua taxa com a alteração de taxa de um sinusóide, ele pode fazer isso muito bem.

A questão provavelmente será o filtro passa-baixo, mas os componentes não ideais permitirão harmônicos estranhos, mas um filtro LC de economia de energia provavelmente pode fazer o truque passando a banda na freqüência necessária.

Isso poderia ser feito facilmente com DACs e um amplificador do tipo D, ele está apenas cortando a necessidade de um DAC, o que é uma economia de custos.

— Kortuk
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Não vejo nenhum erro na teoria, mas estou realmente curioso para saber se funcionará na prática. Especialmente porque já faz vários anos desde que Don escreveu pela primeira vez sobre isso e ainda ninguém o usa.

— JPC

@ JPPC, eu realmente pude ver problemas executando as frequências mais altas através do lowpass LC. Eu quero construí-lo agora também.

— 22411 Kortuk

na verdade, você errou - ele está alternando com uma frequência mais baixa do que normalmente seria usada para uma saída PWM simples, mas está usando um relógio de alta frequência para cronometrar as bordas do estado com muita precisão, a fim de ajustar o comprimento de cada pulso para eliminar harmônicos.

— boomhauer

Isso se parece muito com o design da classe D do Tripath (que eles chamaram de classe T), onde eles variam a frequência e o estado ligado / desligado. Eles alegam que gera um sinal mais limpo.

— 226 Grand Noel Noel

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Eu não posso carregar o PDF ligada, mas a partir de sua descrição soa como uma instância específica de um D Amplificador Classe .

— Ben Jackson
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Em relação ao PDF: ele está escrevendo seu próprio código PostScript para fazer o layout dos artigos e depois os converte em PDF. Talvez isso esteja causando um erro no seu leitor.

— JPC

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A questão era "alguém realmente as usou para alguma coisa?" que eu entendi como trens de pulso digitais acionando interruptores para produzir saída analógica. A resposta é sim: os amplificadores de classe D são amplamente utilizados em amplificadores de áudio.

— Ben Jackson

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@ jpc, vou apoiar @ BenJackson aqui. Os amplificadores classe D são a nova onda de economia de energia, muitos telefones celulares estão começando a usá-los. Um regulador de comutação é quase como um regulador de classe D, exceto pelo fato de ter uma voltagem alvo definida em vez de uma voltagem que muda lentamente.

— 22411 Kortuk

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@ Kortuk Acho realmente divertido que você tenha usado "build" e "matlab" na mesma frase. :)

— JPC

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@ Ben, eu não acredito que os moduladores $ \ Delta \ Sigma $ estejam otimizando as contagens de switches (na verdade, acredito que seja o contrário).

— JPC

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Eu li os artigos de Don em revistas etc. por mais de 20 anos, ele sempre tem informações excelentes e parece saber do que está falando. Mas, eu estive em contato com ele várias vezes sobre o Magic Sinewaves ao longo dos anos e nunca parece ter uma resposta direta dele, sobre se alguém as está usando, quaisquer implementações reais, números de eficiência, etc. a pesquisa também não encontrou implicações reais.

O melhor que posso dizer é que eles devem funcionar bem para uma saída de frequência fixa ou talvez através de uma faixa de frequência de saída fixa, mas não tenho certeza de que eles possam funcionar bem para uma saída complexa, como as comparações com um estado de amplificador de Classe D.

Portanto, acho que coisas como controles de motor sem escovas poderiam se beneficiar deles, pois você poderia reduzir o número de "eventos" de comutação necessários quando comparado a algo como uma saída PWM normal. Isso ocorre às custas de exigir um tempo de comutação muito preciso.

Se eles adicionarem até 5% de eficiência aos sistemas de acionamento de motor, eu poderia vê-los valendo a pena por coisas como aumento da eficiência de sistemas de acionamento de carro elétrico ou outros sistemas similares de EA usando energia da bateria. É difícil determinar no papel se os benefícios superariam as despesas adicionais da implementação.

— boomhauer
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Esta é a primeira vez que ouvi o termo "Ondas Senoidais Mágicas", apesar de estar fazendo algo parecido há anos. O que fiz foi implementar um "DAC Delta-Sigma de Primeira Ordem" em um FPGA. Isso alimenta um filtro RC simples e a saída é uma tensão básica entre 0 e 3,3v. É uma questão simples gerar os dados de ondas senoidais e alimentá-los no DAC (o que eu também fiz). Para algumas coisas, não será mais eficiente que o PWM, pois a frequência de comutação é realmente alta e as perdas de comutação serão desagradáveis - mas funciona muito bem para outras aplicações.

@ David, eu não os inventei nem fiz a pergunta original, apenas tentando adicionar minha opinião. Dê uma olhada no trabalho original de Don Lancaster através do link na pergunta original.

— boomhauer