实验(1)PWM电机调速实验报告

PWM电机调速

班级：09应电（5）班

：

学号：0906020122

指导老师

时间：2011年10月20日

目录

一、实验名称 (2)

二、实验设计的目的和要求 (2)

三、预习要求 (2)

四、电路原理图 (4)

五、电路工作原理 (4)

六、 PCB图 (5)

七、实验结果 (6)

·

八、实验中出现的问题以及解决方法 (13)

九、实验心得 (13)

十、参考文献 (14)

十一、元件清单 (14)

一、实验名称：PWM电机调速

二、实验设计的目的和要求

1）学习用LM339部四个电压比较器产生锯齿波、直流电压、PWM脉宽；

2）掌握脉宽调制PWM控制模式；

3）掌握电子系统的一般设计方法；

4）培养综合应用所学知识来指导实践的能力；

5）掌握常用元器件的识别和测试，熟悉常用仪表，了解电路调试的基本方法进一步掌握制版、电路调试等技能。

三、预习要求

3.1关于 LM339器件的特点和一些参数

图3-1 LM339管脚分配图

1）电压失调小，一般是2mV；

2）共模围非常大，为0v到电源电压减1.5v；

3）他对比较信号源的阻限制很宽；

4）LM339 vcc电压围宽，单电源为 2-36V，双电源电压为±1V-±18V；

5）输出端电位可灵活方便地选用；

6）差动输入电压围很大，甚至能等于vcc。

3.2 分析PWM电机调速电路的系统组成原理，画出每一级电路输出的波形

1）由1、6、7管脚构成的电压比较器，通过RC积分电路调节可调变阻器R5(203)，产生锯齿波

图3-2 锯齿波

2) 由8、9、14管脚构成的比较器，通过8管脚接入前一个比较器1管脚产生的锯齿波信号与调节R7(103)取样得到的9管脚电压做比较通过比较器14管脚输出的是PWM脉宽

图3-3 脉冲波（pwm）

3）PWM电机调速电路中有两个三极管，是具有耦合放大作用的

4）另外电路中的输入4、5管脚和10、11管脚的两个电压比较器在整个电路中具有欠压保护和过流保护

四、电路原理图

图4-1 PWM电机调速原理图

五、电路工作原理

直流电机的PWM调速原理是通过调节驱动电压脉冲宽度的方式，并与电路中一些相应的储能元件配合，改变了输送到电枢电压的幅值，从而达到改变直流电机转速的目的。它的调制方式是调幅。

PWM的占空比决定输出到直流电机的平均电压，PWM的意思是脉宽调节；也就是调节方波高电平和低电平的时间比，一个20%占空比波形，会有20%的高电平时间和80%的低电平时间，而一个60%占空比的波形则具有60%的高电平时间和40%的低电平时间，占空比越大，高电平时间越长，则输出的脉冲幅度越高，即电压越高；如果占空比为0%，那么高电平时间为0，则没有电压输出.如果占空比为100%；那么输出全部电压，所以通过调节占空比，可以实现调节输出电压的目的，而且输出电压可以无级连续调节。.

1)锯齿波脉冲形成

参见图3-2和图4-1，该控制器的锯齿波脉冲由的比较器A，定时元件R1~R5，以及C1等组成的施密特振荡器产生。

2) PWM脉冲形成

参见图3-3和图4-1，PWM脉冲形成电路以LM339的比较器U2C为核心构成。由锯齿波形成电路输出的锯齿波脉冲加到比较器的反相输入端8脚，与同相输入端9脚输入的直流电压比较后，就可在它的输出端14脚输出矩形的调宽脉冲电压。

3)信号放大

参见图,4-1，矩形脉冲信号放大电路由驱动电路和功率放大电路两部分构成。驱动电路采用了9012和9013三极管组成的推挽放大电路；功率放大电路采用了大功率场效应管以获得足够大的电流和功率。

当矩形脉冲为高电平时，9012（Q2）截止、9013(Q1)导通，经9013(Q1)射随放大后从E极输出，再经电阻R18驱动效应管TRF530导通，此时电源提供的电压通过电机、效应管TRF530的G/S极、R17到地构成回路，回路中的电流驱动电机旋转。当矩形脉冲为低电平时，9013(Q1)截止、9012（Q2）导通，将效应管TRF530栅极存储的电压迅速对地释放，以免效应管TRF530因存储效应不能及时关断而产生过大的功耗。效应管TRF530截止后，流过电机绕组的导通电流消失，使绕组产生反相的电动势。为了防止这个电动势导致效应管TRF530过压损坏，在效应管TRF530的G极与供电之间设置了泄放二极管D4。R14是驱动电路的上拉电阻。

4)保护电路

为了防止场效应管IRF640过流损坏，该电路设置了过流保护电路。该保护电路由的比较器U1D和取样电路构成。比较器U1D的同相输入端11管脚通过R11和R12采样得到正电压。，而它的反相输入端通过脚接R13反馈电阻取得取样电阻R17的取样电压，当电机运转正常，流过效应管IRF640的S极电流正常时，R17产生的上正下负的压降较小， 5V电压，于是13脚输出高电平控制电压，不影响PWM调制器的工作，控制器正常工作。一旦电机运转不正常等原因导致效应管IRF640过流，使R17两端的压降增大，通过R13使脚电位变为低电平后，13脚输出低电平电压，使电位变为低电平，于是14脚输出低电平电压，致使9013截止、9012导通，于是效应管IRF640截止，电机停转，实现了过流保护。

六、PCB图

图6-1 PWM电机调速PCB图

七、实验结果

1) 电源端分别接15V和24V和5V

2) 当可调电阻R7（103）电阻和R5（203）电阻都不动的时候，电机两端的输出电压

Uo=9V；LM339芯片6、9、14管脚输出波形分别如下所示

图7-1 管脚6波形

图7-2 9管脚电压值