Ondas sinusoidales mágicas de Don Lancaster

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Desde hace varios años, Don Lancaster promueve ondas sinusoidales mágicas . Son cadenas de dígitos binarios (como 420 bits para un ciclo sinusoidal completo) que, cuando se usan para controlar un interruptor digital (MOSFET / IGBP), dan como resultado una onda sinusoidal bastante limpia (solo quedan armónicos muy altos). Para obtener más detalles, lea el artículo vinculado o cualquier otro que haya escrito sobre ese asunto.

¿Alguien realmente los había usado para algo? La idea parece bastante útil, pero no puedo encontrar ninguna información sobre estos (que no vino del propio Lancaster).

power mosfet ups

— jpc
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Creo que suponen interruptores ideales (lo que debería ser cierto para MOSFET e IGBT a varios kHz). Tenga en cuenta que esto no tiene nada que ver con los convertidores resonantes.

— jpc

Suena como una estafa para mí. Nunca confío en los documentos técnicos que se publican por sí mismos y tienen numerosos anuncios para el trabajo de los autores. Es muy posible que funcione, pero no hay ninguna razón por la que un procesador de señales no pueda resolverlo por sí solo.

— Kellenjb

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@Kellenjb, Don Lancaster tiene una extensa historia como un conocido, respetado escritor de EE, diseñador y técnico (1969-1996 en libros de árboles muertos, más columnas de revistas). Empleado o contratista para: Apple, HP, Motorola, Adobe, Western Digital, etc. Puede ser extraño, pero es un extraño inteligente.

— mctylr

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pasando por aquí para ver que aún no hay respuestas reales sobre esta, ¡la saga continúa!

— boomhauer

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y ahora, 2016! ..

— boomhauer

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Creo que Magic Sinewaves es esencialmente el mismo como "eliminación armónica selectiva", un método bien conocido en Power Electronics.

Este artículo tiene una descripción de la teoría y algunos resultados experimentales.

— Alejandro
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En el mundo del audio lo llamamos "Formación de ruido".

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Alejandro, gran descubrimiento, parece ser lo mismo de lo que puedo determinar. Todavía tengo curiosidad por la frecuencia con la que se implementan, ¿alguna idea?

— boomhauer

2019 ... todavía curiosamente poca información aquí.

— Sesenta

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Sí, esto funcionará. Él está cambiando a una frecuencia mucho más alta que la requerida y luego está cambiando lentamente qué porcentaje de tiempo está en 0s para estar en 1s. Esto significa que el promedio de la señal va a subir lentamente. Al hacer coincidir su velocidad con el cambio de velocidad de un Sinusoide, puede hacerlo muy bien.

El problema probablemente será el filtro de paso bajo, sin embargo, los componentes no ideales permitirán armónicos extraños, pero un filtro LC de ahorro de energía probablemente pueda hacer el truco al pasar la banda para la frecuencia requerida.

Esto podría hacerse fácilmente con DAC y un amplificador de tipo D, simplemente está eliminando la necesidad de un DAC que es un ahorro de costos.

— Kortuk
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No veo ningún error en la teoría, pero tengo mucha curiosidad si funcionará en la práctica. Especialmente porque ya han pasado varios años desde que Don escribió por primera vez sobre esto y todavía nadie lo usa.

— jpc

@jpc, realmente pude ver problemas al ejecutar las frecuencias más altas a través del paso bajo de LC. Quiero construirlo ahora también.

— Kortuk

de hecho, has cometido un error: está cambiando a una frecuencia más baja de la que normalmente se usaría para una salida PWM simple, pero está usando un reloj de alta frecuencia para cronometrar los bordes del estado de manera muy precisa con el fin de ajustar la longitud de cada pulso para matar los armónicos.

— boomhauer 05 de

Esto se parece mucho al diseño de la clase D de Tripath (que llamaron clase-T) donde varían tanto la frecuencia como el estado de encendido / apagado. Afirman que genera una señal más limpia.

— Noel Grandin

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No puedo cargar el PDF vinculado, pero a partir de su descripción suena como una instancia específica de un amplificador clase d .

— Ben Jackson
fuente

Con respecto al PDF: está escribiendo su propio código PostScript para diseñar los artículos y luego los convierte a PDF, por lo que quizás esto esté provocando un error en su lector.

— jpc

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La pregunta era "¿alguien realmente los ha usado para algo?" lo que entendí como trenes de pulso digital que accionan interruptores para producir una salida analógica. La respuesta es sí: los amplificadores de clase D se usan ampliamente en amplificadores de audio.

— Ben Jackson

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@jpc, apoyaré a @BenJackson aquí. Los amplificadores de clase D son la nueva ola para ahorrar energía, muchos teléfonos celulares están comenzando a usarlos. Un regulador de conmutación es casi como un regulador de clase D, excepto que tiene un voltaje objetivo establecido en lugar de uno que cambia lentamente.

— Kortuk

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@Kortuk Me parece muy entretenido que hayas usado "build" y "matlab" en la misma oración. :)

— jpc

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@Ben No creo que los moduladores $ \ Delta \ Sigma $ se estén optimizando para los recuentos de conmutadores (en realidad, creo que es todo lo contrario).

— jpc

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He leído los artículos de Don en revistas, etc. durante más de 20 años, siempre tiene excelente información y parece saber de lo que está hablando. Pero, he estado en contacto con él varias veces sobre Magic Sinewaves a lo largo de los años y parece que nunca obtengo una respuesta directa de él, sobre si alguien los está usando, implementaciones reales, números de eficiencia, etc. La investigación tampoco ha encontrado implicaciones reales en la existencia.

Lo mejor que puedo decir es que deberían funcionar bien para una salida de frecuencia fija o tal vez a través de un rango de frecuencia de salida fija, pero no estoy seguro de que puedan funcionar bien para una salida compleja como las comparaciones con un estado de amplificador de Clase D.

Por lo tanto, creo que cosas como los controles de motor sin escobillas podrían beneficiarse de ellos, ya que podría reducir el número de "eventos" de conmutación necesarios cuando se compara con algo como una salida PWM normal. Esto se produce a expensas de requerir un tiempo de conmutación muy preciso.

Si agregan incluso un 5% de eficiencia a los sistemas de accionamiento del motor, podría ver que valen la pena para cosas como aumentar la eficiencia de los sistemas de accionamiento de automóviles eléctricos u otros sistemas AE similares que utilizan energía de la batería. Es difícil determinar en papel si los beneficios superarían el gasto adicional de la implementación.

— boomhauer
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Esta es la primera vez que escucho el término "Ondas sinusoidales mágicas", aunque he estado haciendo algo similar durante años. Lo que he hecho es implementar un "DAC Delta-Sigma de primer orden" en un FPGA. Eso alimenta un filtro RC simple, y la salida es un voltaje básico entre 0 y 3.3v. Es una cuestión simple generar los datos de onda sinusoidal y alimentarlos al DAC (que también he hecho). No será más eficiente que PWM para algunas cosas, ya que la frecuencia de conmutación es realmente alta y las pérdidas de conmutación serán desagradables, pero funciona muy bien para otras aplicaciones.

@David, no los inventé ni hice la pregunta original, solo intenté agregar mi opinión. Eche un vistazo al trabajo original de Don Lancaster a través del enlace en la pregunta original.

— boomhauer