直流电机无级调速电路(完整篇)

直流电机无级调速电路/content/12/0330/23/7988683_199474671.shtml
成品直流电机无级调速电路板很贵，我在维修一台包装机时得到一块直流电机调速板，经测绘并制作成功，现奉献给大家。

这块电路板电路简单，成本不高，制作容易，电路作简单分析：220V交流电经变压器T降压，P2整流，V5稳压得到9V直流电压，为四运放集成芯片LM324提供工作电源。

P1整流输出是提供直流电机励磁电源。

P4整流由可控硅控制得到0－200V的直流，接电机电枢，实现电机无级调速。

R1，C2是阻容元件，保护V1可控硅。

R3是串在电枢电路中作电流取样，当电机过载时，R3上电压增大，经D1整流，C3稳压，W1调节后进入LM324的12脚，与13脚比较从14脚输出到1脚，触发V7可控硅，D4 LED红色发光管亮，6脚电压拉高使V1可控硅不能触发，保护电机。

电机过载电流大小由W1调节。

市电过零检测，移相控制是由R5、R6降压，P3整流，经4N35隔离得到一个脉动直流进入14脚，从8脚到5脚输出是脉冲波，调节W2电位器即调节6脚的电压大小，可以改变脉冲的宽度，脉冲的中心与交流电过零时刻重合，使得双向可控硅很好地过零导通，D4是过载指示，D3是工作指示，W2是电机速度无级调节电位器。

电路制作好后只要元件合格，不用调整就可使用。

我从100W－1000W电机都试过，运行可靠，调节方便，性能优良。

12V直流电机高转矩电子调速器
直流电机在一些应用中需要随时具有高转矩输出能力，无论它是处于低速还是高速运转。

例如钻孔、打磨、掘进等应用条件下，电机必需具备高低压运转的最大力矩输出。

显然，常用的线性降压调速无法达到这一要求，因为电机空载与加载状态其转速并不与工作电压成正比，若空载即需低速运转则加载后往往无法工作。

这里介绍一种专为大范围转矩变化的直流电机调速而设计的电路，它根据电机的工作电流变化来判断其加载状态，并由此对电机转速作出自动调整。

以12V小型直流电机为例，电路图如下：
电路中，IC接成门限放大器，三极管T2通过R6、W和R7分压后提供偏置，调节电位器W，可设定电机空载时的电压，即空载转速。

当电机加载后，由于电流增加，功率电阻R3上的电压超过0.2V时，IC的3脚电压高于2脚电压，运放输出高电平，此时T1饱和导通，随即T2也饱和导通，电源电压直接加到电机上。

当电机由重载转为空载时，电流迅速下降，T1截止，T2又回到初始工作状态，维持空载设定转速。

简易电动自行车调速控制电路
电路如下图所示，电路中使用运算放大器LM324或四比较器LM339作功能控制，调速原理采用了调频式电压反馈稳速方案。

当电机负荷加重时转速下降，A点的电压下降，经R4将此电压反馈给A1，使振荡频率增高，流经电机的平均电流增加，使电机速度上升达到稳速目的。

调整Ｗ改变了A1的参考电压，实现了电机的调速。

由V1、R1、C组成的激励控制电路可使V1工作在脉冲电流100A时仍能获得很低的饱和压降和陡峭的输出波形上下沿。

D2、R5、A2等组成保护电路，对异常大电流或电瓶过放电情况均可断电保护。

A2接成施密特比较器，当异常大电流超过50A时A2翻转，输出低电平，通过D3将A1负输人、A3正输人拉到地电位，此时A1输出高电平V1关闭，V3输出低电平，继电器接点断开，停止向电机供电。

为了对电瓶过放电情况进行保护，A2基准电压采用浮动方式供给，电瓶电压越低，基准电压也越低，对电机最大工作电流限制点越低，防止电瓶在欠电情况下的大电流放电。

A3、J组成调速、全速自动转换电路，A3为比较器，当调速电位器Ｗ滑臂电压超过A1基准电压时，A3输出高电平，Ｊ吸合，短路V1，调速电路停止工作，电路向电机提供最大的功率。

A4、V4等组成喇叭电路。

K1为喇叭按钮，
K2刹车微动开关，刹车同时，微动开关动作，A1负输入，A3正输人接到地，电路停止向电机供电。

简易大功率直流电机调速电路
一台辘线机，机后收线电机为６００Ｗ直流电机。

为配合辘线机辘出的线进行收料，经常要调节收料速度，其方式为自耦变压器调压，然后整流以控制直流电机转速的大小。

但是，经常调整的自耦变压器很容易烧坏。

通常都是碳刷断或者碳刷接触不良而烧坏的。

为此本人根据台灯调光器原理自行设计了一种单相调速电路更换了原有的调速电路（见下图），经试验，非常实用。

成本只有１０元左右，整个电路安装在火柴大一样的盒子里，把电位器固定在控制板面上。

经过改进的这种调速电路现已安全运行一年多无故障。

（编后：因是感性负载，宜在双向可控硅两端并接ＲＣ吸收电路，以保护可控硅。

）
GS3525脉宽控制直流电机驱动器-GS3525 PWM马达驱动器
这是理想的控制直流电动机精确控制电路，以及照明度等和小型加热器等其他应用电路转换成一系列脉冲，这样，在脉冲持续时间直接成正比的直流电压。

该电路可防止过载，短路，PWM(脉宽) 调制范围可从0-100％的调整，PWM频率在100Hz- 5KHZ调节。

工作电压从+8 V?35V之间，最低电流消耗约为35毫安。

最大电流可以达到6.5A。

效率优于90％满负荷。

三只电位器的功能如下：
VR1：确定最低输出电压
VR3：设置最大输出电压
VR2：设置输出频率。

图：SG3525 PWM直流电动机控制器
LM358构成直流12V闪光灯调光电路图-调光
汽车风扇转速控制器
利用这种电路可以控制小汽车内的12V直流风扇转速。

电路主要元器件为555定时器．它连接成振荡器工作模式。

振荡器的输出连接至场效应管IRF540(T1)，风扇则连接在T1的漏极D和电池正端之间．C1并接在风扇两端以稳定转速．二极管D1用来保护T1免受反电动势的冲击。

2A容量的保险丝保护电路过载。

电位器VR1可以改变振荡器输出波形的占空比，从而改变风扇的转速。

如果风扇转速的低速，高速范围太小，可以增加，减小C2(0.47μF)的值，来减少／增加风扇的转速。

永磁式直流电机调速电路
作者：云南董晓畅
附图所示电路为永磁式直流电机调速电路。

锯齿波电压经IC1（LM358双运放集成电路的l/2单元）进行比较，输出方波信号，推动VT3对开关管VT4进行控制。

调节电位器RP可以改变给定电压，从而调节输出方波的占空比（宽度），以改变开关管的开关时间，达到调节电机速度的目的。

TL494直流电机调速电路
下图为使用TL494搭建的PWM直流电机调速电路.电路看起来复杂些,使用两只场效应管并联驱动输出,可驱动功率较大的电机.
可控硅电机调速电路
本文介绍一种简易电机调速电路，不用机械齿轮转化来变速，改善了机械设备使用的效率。

此简易电子调速电路适用于220V市电的单相电动机，电机额定电流在6.5A以内，功率在1kW左右，适用于家庭电风扇、吊扇电机及其它单相电机，若电路加以修改，则可作调光、电磁振动调压、电风扇温度自动变速器等用途。

其电路如图1所示。

硅二极管VD1~VD4构成一个桥式全波整流电路，电桥与电机串联在电路中，电桥对可控硅VS提供全波整流电压。

当VS接通时，电桥呈现本电机串联的低阻电路。

当图1中A点为负半周时，电流经电机、VD1、VS、R1、VD3构成回路，当B 点为正半周时电流经VD2、VS、R1、VD4、电机M构成回路，电机端得到的是交变电流。

电机两端的电压大小主要决定于可控硅VS的导通程度，只要改变可控硅的导通角，就可以改变VS的压降，电机两端的电压也变化，达到调压调速的目的，电机端电压Um=U1-UVD1-Uvs-UR1-UVD3，上式中，UVD1、UVD3的压降均很小，而反馈UR1也不大，故电机端电压就简化为Um=U1-Uvs。

可控硅VS的触发脉冲靠一只简单的单结晶体管VS电路产生，电容器C2通过电阻R4、R5充电到稳压管DW的稳定电压UZ，当C2充电到单结晶体管的峰点电压时，单结晶体管就触发，输出脉冲而使可控硅导通。

在单结晶体管发射极电压充分衰减后，单结晶体管就断开，VS一经接通，那么a、b两点之间的电压就下降到稳压管DW的稳定电压UZ以下，电容器C2再充电就依赖于点a到b点间的电压，因稳压管的电压已经降低到它的导通区域以外，点a到b点的电压取决于电动机的电流、R1和VS导通时的电压降。

这样，当VS 导通时，电容器C2的充电电流取决于电动机的电流，在这种情况下便得到了反馈，这就使得电动机在低速时转矩所受损失的问题得到补救。

反馈电阻R1的数值经过实验得出，因此，VS在导通周期的时间内，电容C2便不能充电到足以再对单结晶体管触发的高压，然而，电容C2会充电到电动机电流所决定的某一数值。

如果在某一导通周期电动机的电流增加，则C2上的电压也增加，故在下一周期开始时，C2就不需那么长的时间才能充电到单晶体的峰点电压。

这种情况下，触发角就被减少了（导通角更大），加到电机上的方根电压就成比例增加，致使有效转矩增加。

二极管VD5和电容器C1防止在导通期中由于触发单结晶体所造成的反馈，反馈电阻R1的取值具体如附表所示。

R2为限流电阻，它应保证稳定DW1 在稳压范围，稳定电流在10~20mA 左右，它并保证了脉冲移相角，当R2增大，移相角减小，电机两端的电压调节范围减少。

R4应保证电机两端电压的上限值，当R4增大时，输出到电机的电压上限下降。

R3是作单结晶体管温度补偿之用，当R3增大时，温度特性就要好一些，本电路也适用于可逆电机调速之用，负载端电压调节范围从35~215V连续可调。

若负载为电机或电磁振动线圈，它不要求对转矩进行补偿，则电路可以进一步简化，电路如图2所示，其工作原理同图1，输出电压主调节范围是35~215V，R1的作用是保证VS输出脉冲的幅度，R1增大，则输出脉冲也增加，若作调光，则可将负载改作灯泡即可。

若负载电压最大值不需要很高，则可将桥式整流电路改为半波整流，其输出至负载的电压调节范围为30～100V，其工作原理同前。

电原理图如图3所示。

风扇调速电路如图4所示，电路采用了热敏电阻，当环境温度上升或下降时，其电阻值发生变化，导致VT2的不断变化，使可控硅导通角前后移动，改变电扇两端的电压，风扇电机的转速即随之变化。

当环境温度上升时，电风扇转速高，反之则低。

选用元件时，二极管VD1~VD4耐压要高于400V，额定电流大于0.4A；可控硅VS耐压大于500V，额定电流为1A；单结晶体管BT35分压比η大于0.5；三极管3CG14的β大于80。

电路装好后，把风扇接在电路中，调整RP使风扇正好停转，然后用一把电烙铁靠近热敏电阻，热敏电阻变高时，风扇转速变快。

电烙铁离开热敏电阻，温度降低，转速应变慢，工作时RP应调到适当位置。

LM324四运放组成的PWM直流电机调速
PWM可以用于灯光亮度调节及直流电机的速度控制。

在这里讨论的电路可以为通用设备提供几安培的驱动能力。

改变一些跳线可以方便的用于12或24V的场合。

这个装置可以控制汽车尾灯的亮度，及电脑电源用的直流风扇。

(原文件名:pwm1.gif)
脉冲宽度调制（PWM）是一个可以作为一种有效的调光器或直流电机调速控制器使用的设备。

The circuit described here is for a general purpose device that can control DC devices which draw up to a few amps of current.这里描述的电路是一种通用设备，它可以控制直流设备绘制高达数安培的电流。

The circuit may be used in either 12 or 24 Volt systems with only a few minor wiring changes.该电路可用于在12或24伏系统，只有几个小的布线变化。

This device has been used to control the brightness of an automotive tail lamp and as a motor speed control for small DC fans of the type used in computer power supplies.此装置已用于控制汽车的尾灯的亮度和一个用于电脑电源类型的小型直流风扇电机转速控制。

A PWM circuit works by making a square wave with a variable on-to-off ratio, the average on time may be varied from 0 to 100 percent. PWM电路的工作，方波到小康的比例变量上的平均时间可从0到100％不等。

In this manner, a variable amount of power is transferred to the load.在这种方式下，可变数量的权力被转移到负载。

The main advantage of a PWM circuit over a resistive power controller is the efficiency, at a 50% level, the PWM will use about 50% of full power, almost all of which is transferred to the load, a resistive controller at 50% load power would consume about 71% of full power, 50% of the power goes to the load and the other 21% is wasted heating the series resistor.一个PWM电路的电阻功率控制器的主要优点是效率，50％的水平，PWM将使用约50％的全功率，几乎所有在50％负载转移到负载，电阻控制器功率将消耗约71％的全功率，50％的电力负载和加热的串联电阻，其他21％被浪费了。

Load efficiency is almost always a critical factor in
solar powered and other alternative energy systems.负载效率几乎总是在太阳能和其他替代能源系统的关键因素。

介绍
One additional advantage of pulse width modulation is that the pulses reach the full supply voltage and will produce more torque in a motor by being able to overcome the internal motor resistances more easily.一个额外的好处是脉冲宽度调制脉冲达到完整的电源电压和电机能够更容易地克服电机内部电阻会产生更大的扭矩。

Finally, in a PWM circuit, common small potentiometers may be used to control a wide variety of loads whereas large and expensive high power variable resistors are needed for resistive controllers.终于，在一个PWM电路，常见的小电位器可用于控制各种负载，而大型和昂贵的高功率可变电阻电阻控制器需要。

The main Disadvantages of PWM circuits are the added complexity and the possibility of generating radio frequency interference (RFI). PWM电路的主要缺点是增加了复杂性和产生无线电频率干扰（RFI）的可能性。

RFI may be minimized by locating the controller near the load, using short leads, and in some cases, using additional filtering on the power supply leads. RFI的定位附近的负载控制器，可最小化，使用短引线，并在某些情况下，使用额外的电源滤波导致。

This circuit has some RFI bypassing and produced minimal interference with an AM radio that was located under a foot away.该电路有一定的RFI绕过，并产下一只脚位于距调幅广播的干扰最小。

If additional filtering is needed, a car radio line choke may be placed in series with the DC power input, be sure not to exceed the current rating of the choke.如果需要额外的滤波线路电抗器，汽车收音机，可放置在系列直流电源输入，确保不超过额定电流的窒息。

The majority of the RFI will come from the high current path involving the power source, the load, and the switching FET, Q1. RFI的大部分将来自涉及电源，负载和开关FET，第一季度的高电流路径。

Specifications规格
PWM Frequency: 400 Hz PWM频率：400赫兹
Current Rating: 3 A with an IRF521 FET, >10A with an IRFZ34N FET and heat sink额定电流：3 IRF521场效应管，> 10A与IRFZ34N FET和热水槽一个
PWM circuit current: 1.5 ma @ 12V with no LED and no load PWM电路电流：1.5毫安，12V没有LED和空载
Operating Voltage: 12V or 24V depending on the configuration工作电压：12V或24V取决于配置
Parts 零件清单
U1: LM324N quad op-amp
U2: 78L12 12 volt regulator
Q1: IRF521 N channel MOSFET
D1: 1N4004 silicon diode
LED1 Red LED
C1: 0.01uF ceramic disc capacitor, 25V
C2-C5: 0.1uF ceramic disk capacitor, 50V
R1-R4: 100K 1/4W resistor
R5: 47K 1/4W resistor
R6-R7: 3.3K 1/4W resistor
R8: 2.7K 1/4W resistor
R9: 470 ohm 1/4W resistor
VR1: 10K linear potentiometer
F1: 3 Amp, 28V DC fast blow fuse
S1: toggle switch, 5 Amps
中文注释的电路图：
(原文件名:pwm.JPG)
(原文件名:SNAG-0045.jpg)
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
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。

SG3525的PWM直流电动机控制
该控制电路是理想的直流电动机的精确控制以及其他应用，如照明水平和加热器等电路直流电压转换成一系列脉冲，这些脉冲的持续时间直接成比例的直流值电压。

The great advantage of such a circuit is that almost no power is lost in the control circuit.这种电路的优点是几乎没有权力失去控制电路。

This circuit protects against overload and short circuit, PWM range can be adjusted from 0-100%, PWM frequency is 100HZ-5KHZ adjustable.该电路防止过载和短路保护，PWM范围可从0-100％的调整，PWM频率为100HZ-5KHZ可调。

Operation voltage from +8V~ 35V, minimum current consumption is about 35mA.从+8的操作电压V?35V，最低电流消耗大约是35毫安。

Maximum current can go up to 6.5A.最大电流可以达到6.5A。

Efficiency better than 90% at full load.效率在满负荷超过90％更好。

The functions of three trim pots are as follow:三个微调电位的功能如下：
VR1: setting the minimum output voltage VR1的：设置最低输出电压
VR3: setting the maximum output voltage VR3的：设置最大输出电压
VR2: setting the output frequency.器VR2：设置输出频率。

通过TL494的PWM控制调速电机12V
细节
– For Control speed motor 12V max 15A. - 对于控制调速电机12V最大15A。

– R6 Control speed motor. - R6的控制调速电机。

– Driver Motor by Mosfet IRFZ48. - IRFZ48由MOSFET驱动电机。

– Control at Frequency 100HZ - 控制频率100HZ
– Adjust PWM duty cycle From 0 to 100% - 调整PWM占空比从0到100％
– rise and fall time = 10uS - 上升和下降时间为10us
PWM调速电机控制器集成电路555
这555定时器的PWM控制器具有几乎0 .. 100％
This 555 timer based PWM controller features almost 0..100% pulse width regulation using R1,这555定时器的PWM控制器的特点几乎为0 .. 100％，脉冲宽度调节使用R1，
while keeping the oscillator frequency relatively stable.同时保持相对稳定的振荡频率。

The frequency is dependent on values of R1 and C1,频率是依赖于R1和C1的值，
values shown will give a frequency range from about 170 to 200 Hz.值显示会从大约170至200 Hz频率范围。

Any 555 chip will do, CMOS is fine as well.会做任何555芯片，CMOS是罚款。

Diodes are not critical, I used 1N4148.二极管并不重要，我用1N4148。

Total cost of parts is about $2.零件的总成本大约是2美元。

As the whole thing is quite trivial,作为整个事情是很琐碎，
it's very easy to build on prototyping board like I did (as you can see, one of capacitors –它很容易建立原型板像我一样（你可以看到，一个电容器- C1 is replaced with different value, 0.047 uF to be precise): C1被替换为不同的值，0.047用友精确）：。