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2022年8月14日 (日)

新方式PWM(Pulse Width Modulation)アンプ2

2208120アナログアンプ時代はどうやってもトム・コランジェロに勝てなかった。アマチアとプロの差歴然で、遂にはトランジスタアンプの開発を止めた。トランジスタアンプで音の良いアンプを作ろうとしたら音色ファクターが無数にあり、回路設計力ではない特殊な才能が必要な気がする。所がデジタルアンプ時代になると音色ファクターは大幅に減り、勝てるチャンスも出てくる。デジタルアンプのアルゴリズムはソフトウエアになり、これの開発はパソコン上で自在に出来る。出力トランジスタのigbtはトランジスタだから音色力学上具合が悪く、高周波特性の優れた送信管を使う...この重大事に何れかのメーカが気付いて、送信管デジタルアンプが登場すると思う。

2208121shシリーズのcpuマニュアルを4種類ほど読んだが内容はみな同じで、機能アップした所だけ加筆していある。コピペの作業は問題点もそのままコピペしてしまうから、解決は出来ていない。バッファ動作の典型が相補pwmのmtu3,4で、この方式だけしか動かない気がする。この時ハタッ!と気付いて、客先の単相の相補pwmの再現実験をやることにした。オーディオ屋だからコイルはゴロゴロあり、ソレンのコイル15mhを負荷で繋いだ。

2208122こちらが客先の波形で、相補pwmの影響でオン中にオフが入る。黄色丸印の-は負の半サイクルでオフで割れてしまう。

2208101割れた所に逆起電圧が加わるからこのような波形となる。ソレンのコルはインダクタンスだけでモータではないから、この逆起電圧は発生しない。

2208123こちらがソレンのコイルの電圧波形で完璧に再現できた。基本は電流制御で、電流波形さえ指令値と近似ならば単相の相補pwmは成功としていた。たまたま出力端子にオシロを繋いでpwmの電圧をモニターしていたから発見できた話で、初物は全てにおいてチェックをしなければならない。

2208124電流波形も見るがご覧のようにインダクタンスの電流波形で、ここから問題点は分からない。ですから正に怪我の功名と言える。余談だが、電流波形は5msecの横軸スケール、上のpwm波形は20khzのスイッチング、5msecでは表現できない20khzをとりあえず何らかの波形を出しておこう、となりこれがデジタルオシロスコープのオバケです。時々騙され被害に遭う。

2208125この単相の相補pwmは画像のようにオフが入り余分な動作となる。勿論3相の相補pwmでは無い話ですが、ですからどうしてもpwm1のバッファモードに拘る事情です。

2208126このデータが相補pwmと電流の関係で、ここからはpwm動作は完璧にしか見えてこない。それにしても相補pwmは実に巧妙な仕掛けで、デューティ50%で電流はゼロ、50%を基準に0%側と100%側で電流の極性が変わる。但し分解能は落ちる。これがpwm1であれば0~100%のスパンで分解できるから2倍の分解能が取れる。pwm1の短絡問題解決の前に相補pwmの総括をやっておいたが、相補pwmはサーボ剛性が上がるから捨てがたい。

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