SPWMは、正弦波パルス幅変調を指します。これは、パルス幅の配置であり、パルスは開始時に狭くなり、中央で徐々に広くなり、配置の終わりで再び狭くなります。この一連のパルスをインバーターなどの誘導アプリケーションに実装すると、出力を指数正弦波に変換できます。これは、従来のグリッド正弦波形とまったく同じに見える場合があります。

“ロードラインとは ”

インバータから正弦波出力を取得することは、出力品質の観点から、ユニットの効率を最大化するための最も重要で最も有利な機能です。オペアンプを使用して正弦波PWMまたはSPWMを作成する方法を学びましょう。

正弦波形のシミュレーションは簡単ではありません

電子機器は通常、指数関数的に上昇する電流または電圧を「好まない」ため、正弦波出力の達成は非常に複雑になる可能性があり、インバーターには推奨されない場合があります。インバーターは基本的にソリッドステート電子デバイスを使用して作成されるため、通常、正弦波形は回避されます。

正弦波で動作するように強制された場合の電力デバイスは、方形波パルスで動作した場合に比べてデバイスが比較的高温になる傾向があるため、非効率的な結果を生成します。

したがって、実装するための次善のオプションインバータからの正弦波パルス幅変調の略であるPWMによるものです。

PWMは、選択された指数波形の正味値と正確に一致するように正味値が計算される、比例して変化する方形パルス幅を介して指数波形を出力する高度な方法（デジタルバリアント）です。ここで、「正味」値はRMS値を指します。したがって、特定の正弦波を参照して完全に計算されたPWMは、特定の正弦波を複製するための完全な同等物として使用できます。

さらに、PWMは電子パワーデバイス（MOSFET、BJT、IGBT）と理想的に互換性があり、最小限の熱放散でこれらを実行できます。

ただし、正弦波PWM波形の生成または作成は通常、複雑であると見なされます。これは、実装を頭の中でシミュレートするのが容易ではないためです。

激しい思考と想像力で機能を正しくシミュレートする前に、ブレインストーミングを行う必要がありました。

SPWMとは

sinewaver PWM（SPWM）を生成する最も簡単な既知の方法は、必要な処理のために、指数関数的に変化する2つの信号をオペアンプの入力に供給することです。 2つの入力信号のうち、一方は他方に比べて周波数がはるかに高い必要があります。

ザ・ IC 555は、正弦波相当のPWMを生成するためにも効果的に使用できます。、内蔵オペアンプとR / Cトライアングルランプジェネレータ回路を組み込むことにより。

以下の説明は、手順全体を理解するのに役立ちます。

新しい愛好家や専門家でさえ、オペアンプを使用していくつかの信号を処理することで正弦波PWM（SPWM）がどのように実装されているかを非常に簡単に理解できるようになりました。次の図とシミュレーションを使用して、それを理解しましょう。

2つの入力信号を使用する

前のセクションで述べたように、この手順には、2つの指数関数的に変化する波形をオペアンプの入力に供給することが含まれます。

ここでは、オペアンプは一般的なコンパレータとして構成されているため、これら2つの重ね合わせた波形の瞬時電圧レベルの比較が、これらが表示されるか入力に適用されるとすぐに開始されると想定できます。

オペアンプが必要な正弦波PWMを出力に正しく実装できるようにするには、信号の1つが他の信号よりもはるかに高い周波数を持っていることが不可欠です。ここでのより遅い周波数は、PWMによって模倣（複製）される必要があるサンプル正弦波であると想定されている周波数です。

理想的には、両方の信号が正弦波（一方が他方よりも高い周波数）である必要がありますが、三角波（高周波）と正弦波（低周波数のサンプル波）を組み込むことによって同じことを実装することもできます。

“DCからACへの3相インバーター ”

次の画像に見られるように、高周波信号は常にオペアンプの反転入力（-）に適用され、他のより遅い正弦波はオペアンプの非反転（+）入力に適用されます。

最悪のシナリオでは、両方の信号が、上記で説明した推奨周波数レベルの三角波になる可能性があります。それでも、それはあなたが適度に良い正弦波等価PWMを達成するのを助けるでしょう。

周波数の高い信号はキャリア信号と呼ばれ、サンプルの遅い信号は変調入力と呼ばれます。

三角波と正弦波を使用したSPWMの作成

上の図を参照すると、プロットされたポイントを通じて、特定の期間における2つの信号のさまざまな一致またはオーバーラップする電圧ポイントを明確に視覚化できます。

横軸は波形の期間を示し、縦軸は同時に動作する2つの重ね合わせた波形の電圧レベルを示します。

この図は、オペアンプが2つの波形の示されている一致する瞬間電圧レベルにどのように応答し、それに応じて変化する正弦波PWMを出力で生成するかを示しています。

手順は実際には想像するのはそれほど難しいことではありません。オペアンプは、速い三角波の変化する瞬間的な電圧レベルを比較的遅い正弦波（これは三角波の場合もあります）と単純に比較し、三角波の電圧が正弦波の電圧よりも低い可能性があるインスタンスをチェックし、即座に応答します出力に高いロジックを作成します。

これは、三角波の電位が正弦波の電位を下回っている限り持続し、正弦波の電位が瞬間的な三角波の電位よりも低いことが検出されると、出力は低い状態に戻り、状況が戻るまで持続します。。

オペアンプの2つの入力にわたる2つの重ね合わせた波形の瞬間的な電位レベルのこの継続的な比較により、対応して変化するPWMが作成されます。これは、オペアンプの非反転入力に適用される正弦波形の複製である可能性があります。

SPWMのオペアンプ処理

次の画像は、上記の操作のスローモーションシミュレーションを示しています。

ここで、上記の説明が実際に実装されているのを見ることができます。これは、オペアンプが同じように実行する方法です（ただし、ミリ秒単位ではるかに高速です）。

上の図は、2番目のスクロール図よりもわずかに正確なSPWM描写を示しています。これは、最初の図では背景のグラフレイアウトが快適であったのに対し、2番目のシミュレーション図では同じものをプロットする必要があったためです。グラフの座標、したがって、一致するポイントのいくつかを見逃した可能性があり、したがって、出力は最初のものと比較して少し不正確に見えます。

それにもかかわらず、操作は非常に明白であり、前のセクションで説明したように、入力で同時に変化する2つの信号を比較することにより、オペアンプがPWM正弦波を処理する方法を明確に示しています。

実際、オペアンプは、上記のシミュレーションよりもはるかに正確に正弦波PWMを処理し、100倍優れている可能性があり、供給されたサンプルに対応する非常に均一で適切な寸法のPWMを生成します。 sinewave。