内容发布更新时间 : 2024/5/21 1:16:32星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

脉宽调制(PWM)直流电动机控制器

脉宽调制的全称为：Pulse Width Modulator，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。这里将要介绍的就是利 用脉宽调制(PWM)原理制作的马达控制器(见图 1)。有关电路已经在汽车仪表 照明、车灯照明调光和计算机电源散热风扇方面得到应用。该装置可用于 12v 或 24v 直流电路中，两者间只需稍做变动。它主要是通过改变输出方波的占空 比，使得负载上的平均接通时间从 0-100％变化，以达到调整负载亮度/速度的 目的。技术指标：PWM 频率 400Hz；PWM 功率消耗 1.5mA(12V 电源、无负 载和 LED)；输出容量 3A(采用 IRF521

FET)；工作电压 12V 或 24V。一、

PWM 简介利用脉宽调制(PWM)方式实现调光/调速的好处是电源的能量能得到 充分利用，电路的效率高。例如：当输出为 50％的方波时，脉宽调制(PWM)电 路消耗的电源能量也为 50％，即几乎所有的能量都转换为负载功率输出。而采 用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大输出功率 50％的功率，电源 必须提供 71％以上的输出功率，这其中 21％消耗在电阻的压降及热耗上。有 时电路的转换效率是非常重要的。此外，采用脉宽调制(PWM)方式可以使负载 在工作时得到满电源电压，这样有利于克服电机内在的线圈电阻而使电机产生 更大的力矩。当然，采用脉宽调制(PWM)方式实现调光/调速也有一些不利方面， 如电路构成会稍许复杂，而且有可能会产生一些射频干扰(RFI)，要避免这个问 题，在设计时可以考虑负载与控制器尽可能放在一起，以免它们之间的连线过 长，必要时还可以考虑在电源处增加滤波器等方法。二、工作原理电路原理见 图 1。它主要由 U1（LM324）和 Q1 组成。图 1 中，由 U1a、U1d 组成振荡器 电路，提供频率约为 400Hz 的方波/三角形波。U1c 产生 6V 的参考电压作为振 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工作而不需要

用正负双电源。U1b 这里接成比较器的形式，它的反相输入端(6 脚)接入电阻 R6、R7 和 VR1，用来提供比较器的参考电压。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。由此我们可知，改变 U1b 的 6 脚电位使其与输入三角形波电压进行 比较。就可增加或减小输出方波的宽度，实现脉宽调制(PWM)。电阻 R6、R7 用于控制 VR1 的结束点，保证在调节 VR1 时可以实现输出为全开(全速或全亮)或 全关(停转或全灭)，其实际的阻值可能会根据实际电路不同有所改变。图 1 中， Q1 为 N 沟道场效应管，这里用作功率开关管(电流放大)，来驱动负载部分。前 面电路提供的不同宽度的方波信号通过栅极(G)来控制 Q1 的通断。LED1 的亮 度变化可以用来指示电路输出的脉冲宽度。C3 可以改善电路输出波形和减轻电 路的射频干扰(RFI)。D1 是用来防止电机的反电动势损坏 Q1。当使用 24v 的电 源电压时，图 1 电路通过 U2 将 24V 转换成 12V 供控制电路使用。而 Q1 可以 直接在 21v 电源上，对于 Q1 来讲这与接在 12v 电源上没有什么区别。参考图 1，改变 J1、J2 的接法可使电路工作在不同电源电压(12V 或 24V)下。当通过 Q1 的电流不超过 1A 时，Q1 可不用散热器。但如果 Q1 工作时电流超过 1A 时， 需加装散热器。如果需要更大的电流（大于 3A），可采用 IRFZ34N 等替换 Q1。三、制作说明为方便制作，图 2 给出了主要器件的外形图，其他元件可参 考图 1 选择，无特殊要求。图 3 为电路板图，供大家参考。制作好电路板后， 可以开始逐一装配元件，这里我们用这个电路来控制一个直流风扇，将装配好 的电路板固定在一个金属盒内，风扇置于金属盒的顶部。该电路无需调试即可 工作。tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！