PWM功率放大电路
(完整word版)pwm开关型功率放大器
电力电子技术课程设计报告题目PWM开关型功率放大器的设计专业电气工程及其自动化班级电气学号学生姓名指导教师2008 年春季学期一、总体设计1．主电路的选型（方案设计）经过对设计任务要求的总体分析，明确应该使用电力电子组合变流中的间接交流变流的思想进行设计，因为任务要求频率是可变的，故选择交直交变频电路（即VVVF电源）。
交直交变频电路有两种电路：电压型和电流型。
在逆变电路中均选用双极性调制方式。
方案一：采用电压型间接交流变流电路。
其中整流部分采用单相桥式全控整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。
电路原理图如下所示：方案二：采用电压型间接交流变流电路。
其中整流部分采用单相全桥整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。
电路原理图如下所示：方案三：采用电压型间接交流变流电路。
其中整流部分采用单相桥式PWM 整流电路，逆变部分采用单相桥式PWM逆变电路，滤波部分为LC滤波，负载为阻感性。
电路原理图如下所示：分析：方案一中整流电路与逆变电路都采用全控型可以通过控制a角的大小来控制Ud的大小。
方案二中的整流电路是单相全桥整流电路，属于不可控型。
Ud大小不可变。
方案三采用双PWM电路。
整流电路和逆变电路的构成可以完全相同，交流电源通过交流电抗器和整流电路联接，通过对整流电路进行PWM控制，可以使输入电流为正弦波并且与电源电压同相位，因而输入功率因数为1，并且中间直流电路的电压可以调整。
但由于控制较复杂，成本也较高，实际应用还不多，故此处没有选用。
经过分析我选用了方案一。
其中控制部分采用双极性PWM波控制触发，从而控制负载电流和电压。
由于逆变部分采用电压型逆变电路，所以当选用电阻性负载时其电流大致呈正弦波，电压呈矩形波。
2. 总体实现框架二、主要参数及电路设计1. 主电路参数设计 由已知条件可得负载端的电流A i U P 5100500===, 电阻205100===i U R Ω。
PWM功率放大电路
P W M功率放大电路集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#PWM功率放大电路——卢浩天LC梦创电子制作工作室一、PWM功率放大原理PWM功放电路有单极性和双极性之分。
双极性指在一个PWM周期内，电机电枢电压正、负极性改变一次；单极性指PWM功放管工作时，有一个PWM信号端和一个方向控制端，在电机正转或反转时，仅有对应的一对功放管通电，而另一对功放管截止。
因此，电机电枢在正转或反转时，正、负极性是固定的，即是单极性的。
若忽略晶体管的管压降，可以认为PWM功率放大管的输出电平等于电源电压，即|U|=C U。
图1描绘了电枢的电压波形和电流波形。
在图AB中，T为PWM脉冲周期，T为正脉冲宽度，h T为负脉冲宽度。
电枢两端P的电流是一个脉动的连续电流，从图可看出，电枢两端的电流是一个脉动的连续电流，加快PWM的切换频率，电流的脉动就变小，结果近似于直流信号的效果，使电机均匀旋转。
同时，如果改变PWM的脉冲的宽度，电枢中的平均电流也将变化，电机的转速便将随之改变，这就是PWM调速的原理。
在图中，PWM脉冲频率决定了电枢电流的连续性，从而也决定了电机运行的平稳性。
如果脉冲频率切换频率选择不当，电机的低速性能有可能不理想，容易烧坏晶体管，而且由于电流不连续，电机有可能产生剧烈震荡，甚至出现啸叫现象，这些都是不允许的。
因此，在设计PWM功率放大器时，要慎重选择切换频率。
为了克服静摩擦，改善运行特性，切换频率应能使电机轴产生微振，即：式中，T K 为转矩系数，Φ=M T C K （M C 为电机电磁常数、Φ为励磁磁通），C U 为功放电源，A L 为电枢电感，S T 为电机静摩擦力矩。
另外，选择切换频率具体还应考虑以下几个方面：（1）微振的最大角位移应小于允许的位置误差。
在伺服系统中，假设要求位置误差小于δ，则要求切换频率满足下式：式中，J 为电机及负载的转动惯量。
（2）应尽量减小电机内产生的高频功耗。
说明PWM控制的基本原理
说明PWM控制的基本原理PWM（Pulse Width Modulation）是一种常见的控制技术，它通过改变信号的脉冲宽度来实现对电路的控制。
在电子设备中，PWM控制被广泛应用于调节电机速度、控制LED亮度、调节电源输出等方面。
本文将从PWM控制的基本原理、工作原理和应用进行详细介绍。
PWM控制的基本原理。
PWM控制的基本原理是通过改变信号的脉冲宽度来控制输出电压或电流的大小。
在PWM控制中，信号的周期是固定的，但脉冲的宽度可以根据需要进行调节。
通常情况下，脉冲宽度越宽，输出电压或电流就越大；脉冲宽度越窄，输出电压或电流就越小。
通过不断改变脉冲宽度，可以实现对电路的精确控制。
PWM控制的工作原理。
PWM控制的工作原理是通过不断地调节脉冲宽度来控制电路的输出。
当需要控制电路输出时，控制器会根据输入信号的大小和方向来生成相应的PWM信号。
PWM信号经过功率放大器放大后，就可以驱动电路输出。
通过改变PWM信号的脉冲宽度，可以实现对电路输出的精确控制。
PWM控制的应用。
PWM控制在各种电子设备中都有广泛的应用。
在电机控制中，PWM信号可以控制电机的转速和方向；在LED调光中，PWM信号可以控制LED的亮度；在电源调节中，PWM信号可以控制电源输出的稳定性。
除此之外，PWM控制还被应用于无线通信、数字电路、电源管理等领域。
总结。
通过本文的介绍，我们了解了PWM控制的基本原理、工作原理和应用。
PWM 控制通过改变信号的脉冲宽度来实现对电路的精确控制，在电子设备中有着广泛的应用。
希望本文能够帮助读者更好地理解PWM控制，并在实际应用中发挥作用。
PWM功率放大电路
PWM功率放大电路本系统采用双极性脉宽调制功率放大器,如图2-7所示。
其中VT1、VT2 为作开关用的大功率晶体管,工作在截止和饱和状态。
当电动机正转工作时, VT1 工作,VT2 不工作;反之当电动机反转工作时, VT2 工作而VT1 不工作。
VD1、VD2 为续流二极管,主要起到保护作用,避免VT1、VT2 被反向击穿。
U4 和U6 为光电耦合器,主要起隔离和抗干扰作用。
调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。
我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。
方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。
方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。
但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围，故采用方案二。
图2-7 PWM驱动电路原理图直流电动机的PWM调压调速原理对于直流电机而言，其转速表达式为：n=U-IR/Kφ式中 U—电枢端电压；I—电枢电流；R—电枢电路总电阻；φ—每级磁通量；K—电机结构参数（1）电机结构参数由(1)式可得，直流电动机的调速方法可以分为电枢回路串电阻的调速方法、调节励磁磁通的励磁控制方法和调节电枢电压的电枢控制方法在上述三种方法中。
目前广泛应用的是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值f占空比1来控制电机的转速。
这种方法称为脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation)即PWM控制。
电动机电枢得到的电压波形如图1所示．电压平均值描述为Uav=t1/（t1+t2） Us=t1Us/T=αUs式中 t1—通电时间；T —周期；α—占空比，α= t1/T（2）由(2)式可知，当电源电压不变的情况下，电枢端电压Uav取决于占空比的大小．改变就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的。
pwm的工作原理
pwm的工作原理
PWM（脉宽调制）是一种常用的电子控制技术，它通过控制信号的脉冲宽度来变化输出信号的平均功率。
PWM主要适用于需要精确控制电压、电流或者频率的应用。
其工作原理可以简单描述如下：
1. 信号发生器：PWM的工作原理首先需要一个信号发生器来产生一定频率的方波信号。
这个信号发生器可以是一个晶体振荡器或者其他的任意信号源。
2. 采样：信号发生器产生的方波信号需要经过一个采样电路来进行采样。
采样电路可以是一个比较器，它将方波信号与一个可调的参考电压进行比较。
3. 脉宽控制：比较器的输出信号将进一步通过一个脉宽控制电路进行处理。
脉宽控制电路通常是一个可调的计数器或者定时器。
它根据输入信号的脉冲宽度来控制计数器或者定时器的工作时间。
4. 输出：最后，脉宽控制电路的输出信号将被送入一个功率放大器，用来驱动需要控制的载体。
功率放大器的输出信号即为PWM的最终输出信号。
PWM的工作原理可以通过改变方波信号的脉冲宽度来控制输出信号的平均功率。
通常情况下，脉冲宽度与占空比成正比。
当脉冲宽度增大时，占空比也就增大，输出信号的平均功率也相应增大。
相反，当脉冲宽度减小时，占空比减小，输出信号
的平均功率也减小。
总的来说，PWM的工作原理是通过改变方波信号的脉冲宽度
来控制输出信号的平均功率。
这种控制方法的优点是节省能量、减小功率损耗，并且能够精确控制信号的特性。
在很多电子设备中，PWM被广泛应用于电机控制、光电调光、音频放大以
及电源管理等领域。
pwm原理图
pwm原理图PWM原理图。
PWM（Pulse Width Modulation）是一种通过调节脉冲信号的占空比来实现模拟信号的一种调制技术。
在电子电路中，PWM技术被广泛应用于电源控制、电机驱动、LED调光等领域。
本文将介绍PWM 的原理图及其应用。
首先，我们来看PWM的原理图。
PWM信号由一个固定频率的周期性方波和一个可变占空比的调制信号组成。
在原理图中，周期性方波的周期称为PWM周期，而调制信号的占空比决定了输出信号的幅值。
通过不断改变调制信号的占空比，可以实现对输出信号的精确控制。
在PWM原理图中，通常会有一个比较器和一个计数器。
比较器用于比较调制信号和周期性方波，根据比较结果输出高电平或低电平的PWM信号。
计数器用于生成周期性方波，并且可以根据需要调节PWM周期。
通过比较器和计数器的配合，可以实现对PWM信号的精确调制。
除了基本的PWM原理图外，PWM技术还有一些衍生的应用。
比如，死区时间控制技术可以在PWM信号的切换过程中增加一个短暂的延迟时间，从而避免功率器件同时导通而产生瞬时短路。
另外，多路PWM技术可以实现多个PWM信号的同步控制，适用于多相电源控制和多电机驱动等场景。
在实际应用中，PWM技术可以实现对电源输出电压、电机转速、LED亮度等参数的精确控制。
例如，在电源控制中，通过调节PWM信号的占空比，可以实现对输出电压的调节；在电机驱动中，通过控制PWM信号的频率和占空比，可以实现对电机转速的精确控制；在LED调光中，通过改变PWM信号的占空比，可以实现对LED亮度的调节。
总的来说，PWM技术是一种非常重要的调制技术，它在电子电路中有着广泛的应用。
通过PWM原理图的介绍，我们可以更好地理解PWM技术的工作原理和应用场景。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
PWM_工作原理分析
PWM_工作原理分析PWM（Pulse Width Modulation）是一种电子技术，通过调节脉冲信号的占空比来控制电器设备的输出功率。
PWM的工作原理可以分为三个主要的步骤：输入信号的采样、脉冲信号的生成和输出信号的滤波。
首先，PWM的工作原理需要从输入信号的采样开始。
输入信号可以是任何变化的电压或电流信号，通常是模拟信号。
这个电压或电流信号经过模数转换器（ADC）进行采样，将连续变化的模拟信号转换成数字信号。
采样率将决定PWM输出的精度，采样率越高，输出信号越精确。
接下来，生成脉冲信号。
这个步骤主要由比较器和计数器组成。
比较器将输入信号与一个可调节的基准信号进行比较，根据两个信号的大小关系输出一个高或低电平。
计数器根据比较器输出的电平变化来决定计数的增减。
通过不断地增加计数值，当计数值大于等于设定值时，比较器输出高电平，否则输出低电平。
脉冲信号的频率由计数器的计数速度决定，计数速度越快，脉冲信号的频率越高。
脉冲信号的占空比由计数值与设定值之间的比例关系决定，当计数值小于设定值时，比较器输出低电平，计数值大于等于设定值时，比较器输出高电平。
占空比越高，输出信号的功率越大。
最后，将脉冲信号进行滤波输出。
由于脉冲信号的频率很高，需要通过滤波电路将其转换成模拟信号输出。
滤波电路一般使用低通滤波器，它能删除高频成分，使得输出信号更加平滑。
最后的输出信号可以通过放大器来放大，以控制电器设备的输出功率。
尽管PWM的工作原理看起来很复杂，但实际上可以通过微控制器或专用的PWM芯片来实现。
这些芯片具有内置的比较器和计数器，同时也提供其他功能如频率调节和占空比调节。
可以通过编程或连接外部电阻、电容等元件来调整PWM输出的参数。
PWM具有多种优点，如高效性、精确性和可调控性。
通过调整脉冲信号的占空比，可以灵活地控制电器设备的输出功率，适应不同的应用需求。
同时，PWM可以在数字电路和模拟电路之间进行灵活的转换，使得它在诸如电机控制、电源调节等领域有着广泛的应用。
脉宽调制型(PWM)功率放大器
• 负载是直流电动机时，PWM功放输出 电压 U D u U U ρ = u K u o= a v= D i= i U i m
• 负载是直流电动机时，PWM功率放大器 等效为比例环节。
思考题 • 若PWM功率放大器的负载是纯电阻， 输出量是电功率或电阻产生的热量， 它还能起到调节和放大器的作用吗？ 为什么？
d i U EU E D D a i () t= ( I ) e u = R i+ L + EU =D a 0 A B aa a R R d t a a
U -E ia(t) : I0 D场能增加。
电 动 机 状 态 ： 0 << t t 1
TT 、 截 止 ，减 i ( t )小 。 2）t1< t <T 1 4 a ia : AB • 只有D2和D3正常导通。
R - at L a
• 电源吸收电能， 电流减小，磁场能减小。
3 说明 (1) 0<t<t1 (T< t <T+ t1)，T1、T4 正 向基极偏压，但UCE=-0.7V ，故不导通。 (2) 若无D1、D4 ， T2、T3 截止时将被击穿。
0 ,( it , I 0 , U E 。 3.轻载状态 T e m a)0 a v a v • 电流有正有负，上述两个状态中的四种 情况，在一个周期内 交替出现。
• 开关式功放的晶体管主要工作在 饱和与截止状态，晶体管起开关作用。 • 开关式功放以断续供电代替连续供电。 一般说，电机连续运转，需要连续供电。 • 用断续供应的方式，能满足对电能的 连续性的需要? • 实际当中，用断续供应的方式， 来满足对物质和能量的连续性的需要， 司空见惯。…
• 用断续供应的方式，代替连续供应， • 关 键 ： 要有储存的仓库。 • 断续供电方式满足对电能的连续要求， 关健是要有贮存能量的仓库。电机？ • 电机电感贮存磁场能，Li2/2 。 • 供电时利用电机电感贮存磁场能， • 断电时利用电机电感的磁场提供电流。 • 对电机，可以采用断续供电方式。
驱动伺服电机的电路设计
驱动伺服电机的电路设计伺服电机是一种精密的电动执行器，通常用于需要高精度位置控制的应用中，如工业机器人、数控机床、航空航天设备等。
为了实现对伺服电机的精确控制，需要设计一个高性能的电路来驱动它。
在伺服电机的电路设计中，最常用的驱动方式是采用PWM（脉冲宽度调制）技术。
PWM技术通过控制电路输出的脉冲宽度来调节电机的转速和位置，从而实现对电机的精确控制。
一般来说，伺服电机的驱动电路包括功率放大器、滤波电路、反馈电路和控制电路等部分。
首先，功率放大器是伺服电机驱动电路的核心部分，它负责将控制信号转换为电机驱动信号，通常采用功率晶体管或功率MOSFET等器件来实现。
这些器件需要具有高速开关能力和较大的电流承受能力，以确保电机能够快速响应并具有足够的输出功率。
其次，滤波电路用于平滑输出信号，并去除电路中的高频噪声，以保证电机运行时的稳定性和精度。
另外，反馈电路是伺服电机驱动电路中至关重要的一部分，它负责接收电机位置和速度的反馈信号，并将其与控制信号进行比较，从而实现闭环控制。
常用的反馈传感器包括编码器、霍尔传感器等，通过这些传感器可以实时监测电机的运行状态，并及时调整控制信号，以实现对电机的精确控制。
最后，控制电路通常采用微控制器或数字信号处理器（DSP）来实现，它负责生成PWM信号，并根据反馈信号调整输出信号的占空比，以实现对电机的精确控制。
总的来说，驱动伺服电机的电路设计需要综合考虑功率放大器、滤波电路、反馈电路和控制电路等多个方面的因素，以确保电机能够稳定、精确地运行。
随着电子技术的不断发展，新型的驱动电路设计方案也在不断涌现，为伺服电机的应用带来了更多的可能性。
PWM型D类音频功率放大器的设计
引言D 类放大器是一种具有极高工作效率的开关功率放大器，被放大的信号并非为直接输入信号，而是经采样变换为脉宽变化的开关信号，使功率开关管均处于开关状态。
理想状态下，功率开关管导通没有电压降，关断时没有电流流过，效率可达100%.但实际中，由于受器件限制（如开关速度、漏电流、导通电阻不为零等）和设计上的不完善，其实际效率通常可达到90% 以上，同线性放大器相比，具有较大的优势，目前已经在一些高档产品中得到应用并投放市场。
本文设计的D 类音频功率放大器主要基于以下三个方面考虑：保证高保真度、提高效率和减小体积。
1 D 类音频功放的系统设计本文所设计的D 类音频功率放大器的系统结构如图1 所示。
该放大器结构是基于双边自然采样技术方案实现的，在任一时刻输出所包含的信息量都是单边采样方案的两倍，通过双边自然采样还可以把输出音频信号中大量的失真成分移除到人耳所能感应到的音频带宽范围之外，达到去除D 类音频功率放大器输出端低通滤波器的目的。
图1 D 类音频功率放大器结构系统采用单电源供电，脉冲信号“out1”和“out2”的高低电平分别为VDD 和GND，输入放大级由运算放大器OTA 的闭环结构实现，误差放大器则由运算放大器OTA 与电容Cs 构成。
系统工作时，音频输入信号Vin 首先经过输入放大级后输出两路差分信号，再与反馈信号求和送到误差放大器中产生误差信号VE1、VE2，对三角波载波信号VT 进行调制，输出两路脉冲信号“out1”和“out2”以驱动扬声器发声。
系统包含两个反馈环路，第一个由R1、Rf1 和OTA 组成，用来设置输入放大级和整个D 类音频功率放大器的增益，第二个由R2、Rf2 和后端音频信号处理电路组成，用来减小系统的THD 指数。
在图1 中，对电容Cs 充放电的电流I1、I2 由Vout1、Vout2、Vin、R1、Rf1、R2 和Rf2 共同决定，其中电阻和电容必须具有良好的线性度和匹配性，以获得良好的闭环性能。
pwm调速原理
pwm调速原理
PWM调速原理是指通过改变电路的占空比来实现电机的调速。
利用PWM信号的特性，即信号的占空比与其平均值成正比，
可以实现对电机的控制。
在PWM调速中，信号的周期固定不变，但占空比可以根据需
要进行调节。
占空比是指PWM信号中高电平部分所占的比例。
当占空比较小时，电机得到的平均电压较低，电机转速较慢；当占空比较大时，电机得到的平均电压较高，电机转速较快。
通过改变PWM信号的占空比，可以按照所需的转速控制电机
的转动。
具体控制的步骤如下：
1. 通过控制器产生一个固定频率的PWM信号。
2. 通过改变PWM信号的占空比，控制电机得到的平均电压大小。
3. 根据需要的转速，调整PWM信号的占空比大小。
4. 将PWM信号经过功率放大电路放大后，作用于电机。
5. 根据PWM信号的占空比大小，电机得到相应的平均电压，
实现调速。
通过PWM调速原理，可以实现对电机的精确控制。
由于
PWM信号的频率是固定的，因此可以通过改变占空比来调整
电机的转速，实现电机的调速功能。
同时，调速过程中只需要改变PWM信号的占空比，不需要改变信号的频率，因此可以
节省系统资源。
pwm运放恒流放电电路
pwm运放恒流放电电路1.引言1.1 概述概述部分是文章的引言部分，主要介绍概要和重要性。
下面是一个可能的写作示例:在电子领域，PWM（脉宽调制）技术被广泛应用于电力控制、数字信号处理以及各种电子设备中。
而在某些特定的应用场景中，需要通过恒流放电电路来确保负载器件中电流的精确控制和稳定输出。
本文将详细论述PWM运放恒流放电电路的原理和设计要点。
首先，我们将介绍PWM运放恒流放电电路的基本原理。
该电路通过对PWM信号进行高频开关控制，实现对负载器件电流的精确控制。
同时，使用运放作为主控芯片，能够提供稳定的输出电压和电流。
通过合理的设计和调节，可以实现对负载器件的恒定电流放电，从而满足特定应用场景中的需求。
接下来，文章将详细探讨PWM运放恒流放电电路的设计要点。
针对该电路的设计，我们将讨论如何选择合适的器件和元件，如何确定合适的电路拓扑结构，以及如何进行参数的选取和优化。
此外，我们还将讨论电路中可能会遇到的问题和解决方法，以及设计过程中需要考虑的其他相关因素。
通过本文的阐述，读者将能够深入理解PWM运放恒流放电电路的工作原理和设计要点，为实际应用提供指导和参考。
此外，我们还将总结目前在该领域的研究情况，并对未来的研究方向进行展望，以期推动该领域的进一步发展和应用。
综上所述，本文将从原理和设计要点两个方面对PWM运放恒流放电电路进行详细论述。
通过阅读本文，读者将能够获得关于该电路的深入了解，并在实际应用中得到准确的控制和稳定的输出。
同时，我们也希望通过本文对未来研究方向的展望，能够启发更多人对该领域进行深入研究和探索。
1.2 文章结构本文主要介绍了PWM运放恒流放电电路的原理和设计要点。
文章共分为三个部分：引言、正文和结论。
在引言部分，我们首先对PWM运放恒流放电电路进行了概述，介绍了其在电子领域中的重要性和应用场景。
接着，我们对文章的结构进行了说明，指出了本文的主要内容和组织方式。
最后，我们明确了本文的目的，即通过深入探讨PWM运放恒流放电电路的原理和设计要点，为读者提供一份完整的参考资料。
PWM控制电路设计
PWM控制电路设计PWM（脉宽调制）控制电路是一种常用的电子控制技术，通过对信号的脉宽进行调制，可以实现对电路的精确控制。
1.确定PWM信号的频率和幅值：根据所控制的设备的要求，确定PWM信号的频率和幅值。
一般来说，频率高，信号变化快，对控制的精度要求高，幅值越大表示相对更大的控制范围。
2.选择比较器：比较器是PWM控制电路的核心元件之一，它将输入信号与参考电压进行比较，生成脉冲宽度与输入信号成比例的PWM输出信号。
可以根据要求选择合适的比较器。
3.设计参考电压电路：参考电压电路的作用是提供一个可调的参考电压给比较器使用。
一般可以使用电位器和运算放大器等元件来实现。
通过调节电位器的阻值来改变参考电压的大小，从而改变PWM输出信号的幅值。
4.设计滤波电路：PWM输出信号一般是一个脉冲信号，需要通过滤波电路将其转换为连续的模拟信号。
滤波电路可以选择RC滤波器或者LC滤波器等。
5.选取开关元件：PWM控制电路中的开关元件一般使用MOSFET或者IGBT等。
开关元件的选取要根据所控制设备的功率和电流大小来确定，并根据其特性曲线进行设计。
6.确定保护电路：PWM控制电路一般需要设置过流保护、过压保护等等保护电路，以确保电路和所控制设备的安全。
7.进行模拟和数字电路的设计：PWM控制电路可以直接使用模拟电路进行设计，也可以使用数字电路进行设计。
模拟电路一般使用运放、可调电阻等元件，而数字电路可以使用单片机等。
8.进行仿真和测试：设计完成后，可以进行电路的仿真和测试，检查电路的性能和可靠性。
总之，PWM控制电路设计是一个复杂而又关键的设计过程，需要根据具体的控制要求选择适合的元件和技术，并进行充分的模拟和测试，以确保电路的稳定性和可靠性。
基于PWM的D类音频功率放大器设计
０．５
!γ％＋２Ｃ％ １＋ＬＧ３
"
ｄＢ
＝ #６＋２０ｌｏｇ !１＋ＬＧ３ "－２０ｌｏｇ !γ％＋２Ｃ％ "$ｄＢ
从上式可以看出，高的环路增益可以得到更好
的 ＰＳＲＲ，并且 Ｈ３ Ｇｉｎｔ３ 和 ＧＰＷＭ 值必须足够大。这与 单端结构相似，因为环路增益会随着频率增加而降
低，第二类放大器的 ＰＳＲＲ 会随着电源噪声频率的
下支路的坏路增益。如果 ＬＧ３和 ＬＧ４完全彼配，ＰＳＲＲ
为无穷大。如果 Ｃ４ 和 Ｃ５ 的精度为 ｃ％，最差的失配
情况下（Ｃ４＝（１－ｃ％）ＣＤ 且 Ｃ５＝（１＋ｃ％）ＣＤ，其中
ＣＤ 是 设 计 值）Ｃ４ 和 Ｃ５ 的 失 配 为 ２ｃ％ ，Ｄ 类 的
ＰＳＲＲ 可重新推导为
! " ＰＳＲＲ２＝－２０ｌｏｇ
图 ５ 环路反馈信号波形
图 ６ 积分器输出波形
４ 整体电路仿真
电源电压 ５Ｖ，负载为 １５ｕＨ＋４Ω＋１５ｕＨ，输入两 个 ２５０ｍＶ 相位相反信号，采用上华 ＣＳＭＣ ０．５ 工艺 在 Ｃａｄｅｎｃｅ ｓｐｅｃｔｒｅ 环境下作了仿真实验，平均功率
ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃｉｃｍａ ｇ．ｃｏｍ
图 ７ 负载电流波形 ２００８·１０·（总第 １１３ 期） ６３
图 ８ 单极性脉宽调制信号及输出信号波形
功率放大器的高效率，低失真的发展要求。 本设计采用全桥改进 ＰＷＭ 方案实现的单通道
Ｄ 类放大 器 （可扩展成 双通道） 具 有效率高，
作者简介
杨鹏，重 庆 邮 电 大 学 光 电 学 院 电 路 与 系 统 专 业 研 究 生，研究方向为模拟集成电路设计。
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ｎ＝２
由（２）（６）两式比较可见，闭环 ＴＨＤ 由于因
脉宽调制型(pwm)功率放大器课件
在调试和优化过程中，应不断尝试不同的方法和参数， 以找到最佳的配置。
常见问题与解决方案
波形失真
输出波形可能出现谐波失真或非线性失真。
稳定性问题
放大器可能出现不稳定或振荡现象。
常见问题与解决方案
• 效率不高：在某些情况下，放大 器的效率可能较低，导致热量积 累。
常见问题与解决方案
01
解决方案
数字控制技术
将数字信号处理和控制算法应用于PWM功率放大器，提高其性能 和稳定性。
应用领域拓展与市场前景
5G通信
随着5G通信技术的普及，PWM功率放大器在基站和终端设备中的 应用将进一步增加。
电动汽车与充电设施
电动汽车市场的快速发展将带动PWM功率放大器在车载充电机和 充电设施中的应用。
工业自动化
智能化与自动化
未来PWM功率放大器将更加智能化和自动化，具备自适 应调节、远程控制和故障诊断等功能。
安全与可靠性
随着应用领域的拓展，PWM功率放大器的安全性和可靠 性问题将更加突出，需要加强相关研究和测试。
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效率与失真度分析
总结词
效率与失真度是评价PWM功率放大器性能的重要参 数，它们分别反映了功率放大器的能量利用效率和信 号质量。
详细描述
效率是指功率放大器输出功率与输入功率的比值，反 映了能量利用的效率。高效率的PWM功率放大器能 够减少能源浪费和散热问题，提高整体性能。失真度 是指输出信号与输入信号在波形上的差异程度，包括 谐波失真和交叉调制失真等。失真度越低，信号质量 越好，能够更好地还原原始信号的特征。在PWM功 率放大器的设计中，需要综合考虑效率与失真度的要 求，通过优化调制波的参数和选择合适的电路拓扑结 构来实现最佳的性能表现。
变频器驱动板原理
变频器驱动板原理
变频器驱动板是一种用于驱动变频器的电路板，其原理是通过调节电压和频率来控制电机的转速。
该驱动板通常采用PWM （脉宽调制）技术，通过不断改变电源电压的开启和关闭时间比例，来调节输出电压的大小。
同时，变频器驱动板还可以通过调节频率来控制电机的转速。
在变频器驱动板中，通常会有一个主要的控制芯片，它负责接收外部信号并进行处理。
控制芯片通常会根据输入的控制信号，通过内部逻辑电路生成相应的PWM信号，然后将其送入功率
放大电路。
功率放大电路会根据PWM信号的频率和占空比来
控制电机的转速和输出功率。
此外，变频器驱动板还会包括一些辅助电路，如过流保护电路、短路保护电路和过温保护电路等。
这些保护电路的作用是在电机工作过程中监测电流、电压和温度等参数，一旦超过设定的阈值，就会触发保护机制，以防止电机或驱动板的损坏。
总之，变频器驱动板通过调节电压和频率来控制电机的转速和输出功率，在控制芯片和功率放大电路的配合下，实现精确的控制和保护功能，广泛应用于各种类型的电机驱动系统中。
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PWM功率放大电路
——卢浩天
LC梦创电子制作工作室
一、PWM功率放大原理
PWM功放电路有单极性和双极性之分。
双极性指在一个PWM周期内，电机电枢电压正、负极性改变一次；单极性指PWM功放管工作时，有一个PWM信号端和一个方向控制端，在电机正转或反转时，仅有对应的一对功放管通电，而另一对功放管截止。
因此，电机电枢在正转或反转时，正、负极性是固定的，即是单极性的。
若忽略晶体管的管压降，可以认为PWM功率放大管的输出电平等于电源电压，即||=。
图1描绘了电枢的电压波形和电流波形。
在图中，为PWM UU T CAB脉冲周期，为正脉冲宽度，为负脉冲宽度。
电枢两端的电流是一个脉动的连TT hP续电流，从图可看出，电枢两端的电流是一个脉动的连续电流，加快PWM的切换频率，电流的脉动就变小，结果近似于直流信号的效果，使电机均匀旋转。
同时，如果改变PWM 的脉冲的宽度，电枢中的平均电流也将变化，电机的转速便将随之改变，这就是PWM调速的原理。
在图中，PWM脉冲频率决定了电枢电流的连续性，从而也决定了电机运行的平稳性。
如果脉冲频率切换频率选择不当，电机的低速性能有可能不理想，容易烧坏晶体管，而且由于电流不连续，电机有可能产生剧烈震荡，甚至出现啸叫现象，这些都是不允许的。
因此，在设
计PWM功率放大器时，要慎重选择切换频率。
为了克服静摩擦，改善运行特性，切换频率应能使电机轴产生微振，即：
式中，为转矩系数，（为电机电磁常数、为励磁磁通），U?KC?KC?CTMMT．为功放电源，为电枢电感，为电机静摩擦力矩。
TL SA另外，选择切换频率具体还应考虑以下几个方面：
（1）微振的最大角位移应小于允许的位置误差。
在伺服系统中，假设要求位置误差小于，则要求切换频率满足下式：?式中，为电机及负载的转动惯量。
J（2）应尽量减小电机内产生的高频功耗。
PWM 脉冲信号的谐波分量将引起电机内部的功耗，降低效率。
为此切换频率应足够高，使电机电枢感抗大大超过电枢内阻，即要求
式中，是电机电枢电阻。
R A（3）应当远远大于系统的固有频率，防止系统固有振荡。
实际设计时应综合考虑上述条件，在1000Hz至数万Hz的范围内选取PWM切换频率。
特别需要强调的是，由于伺服电机的电枢电感较小，如果频率不够高，交流分量过大，很容易烧毁功放管。
不过功放管的开关频率总有一个限度，对大功率功放管来说，开关频率越高，制造工艺难度越大，成本也越高。
因此，用户要根据自己的实际需要确定有关参数，使自己构建的功率放大器有较高的性能价格比。
二、标准的PWM功率放大器
图2举出了一个实际的标准双极性PWM功率放大器。
它是一个典型的H型功放，四个功放管分别采用NPN型达林顿管TIP122和PNP 型达林顿管TIP127。
PWM脉冲信号通过光电耦合器件4N35加到晶
体管的输入端。
4N35的作用是把控制电源与驱动电源隔离，以免驱动器电源不稳定影响整个控制系统；同时，4N35的输出端还提供功放管的基极驱动电流。
端为高电平时，功PWM2端变为低电平且PWM1系统的工作过程如下：当
放管Q2/Q3导通，Q1/Q4截止，电流从电机两侧的B点流向A点，此时电机正转；反之，反转。
二极管D1、D2、D3、D4是续流二极管，在晶体管切换时提供电流通路，并联在二极管两端的电阻和电容也起续流作用。
PWM1和PWM2是两路控制信号。
如果加上如图3所示的信号，则构成单极性功放电路。
PWM信号由8051单片机的定时器产生，由P1.0输出。
P1.1的高低电平代表电机的正反转。
四个功放管采用MOS管。
当电机要求正转时，单片机的P1.1输出高电平信号，该信号分为三路：第一路接与门Y1的输入端，使与门Y1的输出由PWM 决定，所以开关管Q1栅极受PWM控制；第二路直接与开关管Q4相连使Q4导通；第三路经非门连接到与门Y2的输入端，使与门Y2的输出为0，结果开关管Q2截止。
从非门输出的另一路信号与开关管Q3的栅极相连，其低电平信号也将使Q3截止。
类似地，电机要求反转时，单片机P1.1输出低电平信号，各功放管的导通与截止与电机正转时正好相反。
双极性PWM电路中，PWM1和PWM2两路控制信号通常不是严格对称的，造成切换过程中有一个小的时间延迟，如图4所示。
实际
上是功率管的开TT WW关时间，考虑时间延迟的目的是为了防止H桥
同侧的功放管在开关切换时短路。
三、集成PWM功率放大器
目前，针对中小功率的PWM功放电路已经有现成的集成分立器件
出售，由于所有的PWM功能集成在一块芯片上，使得这些集成分立器件可靠性高，性能好，使用方便。
对于初学者而言，调定功放电路元器件各种参数既麻烦又需要经验，然而集成PWM功放器件的出现，简化了问题。
下面以美国国家半导体公司的LMD18245为例来说一下。
LMD18245是采用DMOS工艺的H桥PWM集成功放电路芯片，
专供直流是该芯片的外形和引5封装。
图T-220个引脚，15电机或步进电机驱动，共有．
脚图。
电源电压范围为12—55V，额定电流3A，峰值电流6A。
图5：LMD18245外形和引脚
图6是LMD18245的内部结构图。
BRAKE和DIRECTION两个控制信号的组合决定芯片工作于单极性PWM还是双极性PWM。
表1
描述了这两种组合对应的DMOS管的导通情况。
在表1中，MONO 为电流监测信号，如不考虑它的影响，在BRAKE端加上PWM信号，在DIRECTION端加上一个固定电平，则LMD18245工作在单极性PWM方式；反之，如果在BRAKE端加上低电平，在DIRECTION
端加上PWM脉冲，则LMD18245工作在双极性平PWM方式。
从
图6的内部结构来看，该芯片内部带有电流反馈控制电路，为保证电
流反馈电路正常工作，必须在CS OUT端接一个电流取样电阻到地，该电阻值R决定了电??压比较器（COMPAPATOR）“-”端电压值。
该电压计算公式为：6?10V?R???250V??V。
电压比较器的“+”端电压的计算公式为：V?D V。
式中是参考电压，D是0—15的常数，由M1—M4决V?V?V DACREFDACREF?16定。
用户可以根据需要来设置M1—M4的大小，从而限制电机的电枢电流。
图6：LMD18245内部结构原理图
表1中MONO表示单稳态触发器的状态，若电机电枢超过用户设定值，MONO变为低电平；正常工作时，MONO为高电平。
DIRECTIBRAKE
导通开关管MONO
ON
S2 X X H 、S1S2 L H L
S3 S2H H L 、S1
L
L
L LS4 SHL 1
表。