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脉宽调制(PWM)直流电动机控制器

脉宽调制的全称为:PulseWidthModulator,简称PWM。由于它的特殊性能,常被用作直流回路中灯具调光或直流电动机调速。这里将要介绍的就

脉宽调制的全称为:Pulse Width Modulator,简称PWM。因为它的特别功能,常被用作直流回路中灯具调光或直流电动机调速。这儿即将介绍的便是运用脉宽调制(PWM)原理制造的马达操控器(见图1)。有关电路已经在轿车外表照明、车灯照明调光和计算机电源散热电扇方面得到运用。该设备可用于12v或24v直流电路中,两者间只需稍做改动。它首要是经过改动输出方波的占空比,使得负载上的均匀接通时刻从0-100%改动,以到达调整负载亮度/速度的意图。

技术指标:PWM频率400Hz;PWM功率耗费1.5mA(12V电源、无负载和LED);输出容量3A(选用IRF521 FET);作业电压12V或24V。

一、PWM简介

运用脉宽调制(PWM)办法完成调光/调速的优点是电源的能量能得到充分运用,电路的功率高。例如:当输出为50%的方波时,脉宽调制(PWM)电路耗费的电源能量也为50%,即简直一切的能量都转化为负载功率输出。而选用常见的电阻降压调速时,要使负载取得电源最大输出功率50%的功率,电源有必要供给71%以上的输出功率,这其间21%耗费在电阻的压降及热耗上。有时电路的转化功率是非常重要的。

此外,选用脉宽调制(PWM)办法能够使负载在作业时得到满电源电压,这样有利于战胜电机内涵的线圈电阻而使电机发生更大的力矩。

当然,选用脉宽调制(PWM)办法完成调光/调速也有一些晦气方面,如电路构成会稍稍杂乱,并且有可能会发生一些射频搅扰(RFI),要避免这个问题,在设计时能够考虑负载与操控器尽可能放在一同,避免它们之间的连线过长,必要时还能够考虑在电源处添加滤波器等办法。

二、作业原理

电路原理见图1。它首要由U1(LM324)和Q1组成。

图1中,由U1a、U1d组成振荡器电路,供给频率约为400Hz的方波/三角形波。U1c发生6V的参阅电压作为振荡器电路的虚拟地。这是为了振荡器电路能在单电源情况下也能作业而不需求用正负双电源。U1b这儿接成比较器的方式,它的反相输入端(6脚)接入电阻R6、R7和VR1,用来供给比较器的参阅电压。这个电压与U1d的输出端(14脚)的三角形波电压进行比较。当该波形电压高于U1b的6脚电压.U1b的7脚输出为高电平;反之,当该波形电压低于U1b的6脚电压,U1b的7脚输出为低电平。由此咱们可知,改动U1b的6脚电位使其与输入三角形波电压进行比较。就可添加或减小输出方波的宽度,完成脉宽调制(PWM)。电阻R6、R7用于操控VR1的完毕点,确保在调理VR1时能够完成输出为全开(全速或全亮)或全关(停转或全灭),其实践的阻值可能会依据实践电路不同有所改动。

图1中,Q1为N沟道场效应管,这儿用作功率开关管(电流扩大),来驱动负载部分。前面电路供给的不同宽度的方波信号经过极(G)来操控Q1的通断。LED1的亮度改动能够用来指示电路输出的脉冲宽度。C3能够改进电路输出波形和减轻电路的射频搅扰(RFI)。D1是用来避免电机的反电动势损坏Q1。

当运用24v的电源电压时,图1电路经过U2将24V转化成12V供操控电路运用。而Q1能够直接在21v电源上,关于Q1来讲这与接在12v电源上没有什么区别。参阅图1,改动J1、J2的接法可使电路作业在不同电源电压(12V或24V)下。当经过Q1的电流不超越1A时,Q1可不必散热器。但假如Q1作业时电流超越1A时,需加装散热器。假如需求更大的电流(大于3A),可选用IRFZ34N等替换Q1。

三、制造阐明

为便利制造,图2给出了首要器材的外形图,其他元件可参阅图1挑选,无特别要求。

图3为电路板图,供咱们参阅。

制造好电路板后,能够开端逐个安装元件,这儿咱们用这个电路来操控一个直流电扇,将安装好的电路板固定在一个金属盒内,电扇置于金属盒的顶部。该电路无需调试即可作业。

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