Don Lancasters magische Sinuswellen

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Seit einigen Jahren fördert Don Lancaster magische Sinuswellen . Es handelt sich um binäre Ziffernfolgen (wie 420 Bit für einen vollständigen Sinuszyklus), die bei Verwendung eines digitalen Schalters (MOSFET / IGBP) zu einer recht sauberen Sinuswelle führen (nur noch sehr hohe Harmonische). Für weitere Informationen lesen Sie bitte den verlinkten Artikel oder einen anderen Artikel, den er zu diesem Thema geschrieben hat.

Hatte jemand diese tatsächlich für irgendetwas benutzt? Die Idee scheint ziemlich nützlich zu sein, aber ich kann keine Informationen darüber finden (die nicht von Lancaster selbst stammen).

power mosfet ups jpc
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Ich denke, sie gehen von idealen Schaltern aus (was für MOSFETs und IGBTs bei mehreren kHz gelten sollte). Beachten Sie, dass dies nichts mit Resonanzwandlern zu tun hat.
JPC
Klingt für mich nach Betrug. Ich vertraue niemals technischen Veröffentlichungen, die selbst veröffentlicht wurden und zahlreiche Anzeigen für die Arbeit der Autoren enthalten. Es mag sehr gut funktionieren, aber es gibt keinen Grund, warum ein Signalverarbeiter es nicht selbst herausfinden kann.
Kellenjb
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@Kellenjb, Don Lancaster hat eine lange Geschichte als bekannter und angesehener EE, Designer und technischer Redakteur (1969-1996 in toten Baumbüchern plus Magazinsäulen). Angestellt von oder Auftragnehmer von: Apple, HP, Motorola, Adobe, Western Digital usw. Er mag seltsam sein, aber er ist eine kluge Seltsamkeit.
mctylr
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Wenn Sie vorbeischauen, um noch keine wirklichen Antworten auf diese Frage zu sehen, geht die Saga weiter!
Boomhauer
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und jetzt, 2016! ..
boomhauer

Antworten:

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Ich denke, Magic Sinewaves ist im Wesentlichen das Gleiche wie "Selective Harmonic Elimination", eine in der Leistungselektronik bekannte Methode.

Dieses Papier enthält eine Beschreibung der Theorie und einige experimentelle Ergebnisse.

Alejandro
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In der Audiowelt nennen wir das "Noise Shaping".
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Alejandro, großartiger Fund, scheint nach allem, was ich feststellen kann, dasselbe zu sein. Ich bin immer noch gespannt, wie häufig diese umgesetzt werden, irgendwelche Ideen?
Boomhauer
2019 ... hier noch merkwürdig wenig Infos.
Fünfundsechzig
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Ja, das wird funktionieren. Er schaltet mit einer viel höheren Frequenz als erforderlich und ändert dann langsam den Prozentsatz der Zeit, in der er auf 0 ist, auf 1. Dies bedeutet, dass sich der Durchschnitt des Signals langsam nach oben verschiebt. Indem er seine Rate an die Ratenänderung eines Sinus anpasst, kann er dies sehr, sehr gut tun.

Das Problem wird wahrscheinlich das Tiefpassfilter sein, nicht ideale Komponenten erlauben zwar ungerade Harmonische, aber ein stromsparender LC-Filter kann wahrscheinlich den Trick machen, indem er für die erforderliche Frequenz bandpassiert.

Dies könnte leicht mit DACs und einem Typ-D-Verstärker geschehen. Er verzichtet lediglich auf die Notwendigkeit eines DAC, was eine Kostenersparnis darstellt.

Kortuk
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Ich sehe keine Fehler in der Theorie, aber ich bin wirklich neugierig, ob es in der Praxis funktionieren wird. Zumal es schon einige Jahre her ist, dass Don das erste Mal darüber geschrieben hat und es immer noch niemand benutzt.
JPC
@jpc, ich konnte wirklich Probleme sehen, wenn die höheren Frequenzen durch den LC-Tiefpass laufen. Ich möchte es jetzt auch bauen.
Kortuk
Eigentlich haben Sie sich geirrt - er schaltet auf eine niedrigere Frequenz als normalerweise für einen einfachen PWM-Ausgang verwendet wird, verwendet jedoch einen hochfrequenten Takt, um die Flanken der Zustandsänderungen sehr genau zu messen, um die Länge fein abzustimmen von jedem Impuls, um Harmonische abzutöten.
Boomhauer
Dies klingt sehr nach dem Tripath-Klasse-D-Design (das sie Klasse-T nannten), bei dem sowohl die Frequenz als auch der Ein / Aus-Zustand variiert werden. Sie behaupten, dass es ein saubereres Signal erzeugt.
Noel Grandin
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Ich kann das verknüpfte PDF nicht laden, aber Ihrer Beschreibung nach klingt es wie eine bestimmte Instanz eines Class-D-Verstärkers .

Ben Jackson
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In Bezug auf das PDF: Er schreibt seinen eigenen PostScript-Code, um die Artikel zu gestalten, und konvertiert sie dann in PDF, sodass dies möglicherweise einen Fehler in Ihrem Reader auslöst.
JPC
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Die Frage war: "Hat jemand diese tatsächlich für irgendetwas benutzt?" was ich damit meinte, dass digitale Impulszüge Schalter antreiben, um einen analogen Ausgang zu erzeugen. Die Antwort lautet ja: Klasse-D-Verstärker werden häufig in Audioverstärkern verwendet.
Ben Jackson
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@jpc, ich werde @BenJackson hier unterstützen. Klasse-D-Verstärker sind die neue Welle für Energieeinsparungen. Viele Mobiltelefone beginnen, sie zu verwenden. Ein Schaltregler ist fast wie ein Regler der Klasse D, nur dass er eine eingestellte Zielspannung anstelle einer sich langsam ändernden hat.
Kortuk
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@Kortuk Ich finde es wirklich unterhaltsam, dass Sie "build" und "matlab" im selben Satz verwendet haben. :)
jpc
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@Ben Ich glaube nicht, dass $ \ Delta \ Sigma $ Modulatoren für die Anzahl der Schalter optimieren (eigentlich glaube ich, dass es das Gegenteil ist).
JPC
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Ich habe Dons Artikel in Magazinen usw. seit über 20 Jahren gelesen, er hat immer ausgezeichnete Informationen und scheint zu wissen, wovon er spricht. Aber ich habe im Laufe der Jahre einige Male mit ihm über Magic Sinewaves Kontakt aufgenommen und scheint nie eine klare Antwort von ihm zu bekommen, ob jemand sie verwendet, welche tatsächlichen Implementierungen, Effizienzzahlen usw. meine eigenen Die Forschung hat auch keine wirklichen Implikationen gefunden.

Am besten kann ich sagen, dass sie für einen festen Frequenzausgang oder vielleicht über einen Bereich von festen Ausgangsfrequenzen gut funktionieren sollten, aber ich bin nicht sicher, ob sie für einen komplexen Ausgang wie die Vergleiche mit einem Klasse-D-Verstärkerzustand gut funktionieren könnten.

Daher denke ich, dass Dinge wie bürstenlose Motorsteuerungen möglicherweise davon profitieren könnten, da Sie die Anzahl der erforderlichen "Schaltereignisse" im Vergleich zu einem normalen PWM-Ausgang reduzieren könnten. Dies geht zu Lasten eines sehr genauen Schaltzeitpunkts.

Wenn sie Motorantriebssystemen sogar einen Wirkungsgrad von 5% verleihen, könnte ich sehen, dass sie sich für Dinge wie die Steigerung der Effizienz von Elektroauto-Antriebssystemen oder anderen ähnlichen AE-Systemen mit Batteriestrom lohnen. Auf dem Papier ist es nur schwer festzustellen, ob die Vorteile die zusätzlichen Kosten für die Implementierung überwiegen würden.

boomhauer
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Dies ist das erste Mal, dass ich den Begriff "Magic Sinewaves" höre, obwohl ich seit Jahren etwas Ähnliches mache. Was ich getan habe, ist die Implementierung eines "Delta-Sigma-DAC erster Ordnung" in einem FPGA. Das speist ein einfaches RC-Filter und der Ausgang ist eine Grundspannung zwischen 0 und 3,3 V. Es ist ganz einfach, die Sinuswellendaten zu generieren und in den DAC einzuspeisen (was ich auch getan habe). In einigen Fällen ist es nicht effizienter als PWM, da die Schaltfrequenz sehr hoch ist und die Schaltverluste unangenehm sind - aber es funktioniert sehr gut für andere Anwendungen.
@ David, ich habe sie weder erfunden noch die ursprüngliche Frage gestellt, nur versucht, meine Eingabe hinzuzufügen. Schauen Sie sich Don Lancasters Originalarbeit über den Link in der Originalfrage an.
Boomhauer