实验1PWM电机调速实验报告.docx
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实验1PWM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
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3-1LM339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)LM339vcc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4-1PWM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6-1PWM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7-29管脚电压值
图7-3管脚14波形
3)当可调电阻R5(203)不动;R7(103)调大的时候,电机两端的输出电压Uo=10V;LM339芯片管脚6、9、14输出波形分别如下图所示
图7-4管脚6波形
图7-5管脚9波形
图7-6管脚14的波形
4)当可调电阻R5(203)不动;R7(103)调小的时候,电机两端的输出电压Uo=9V;LM339芯片管脚6、9、14输出波形分别如下图所示
图7-7管脚6波形
图7-8管脚9波形
图7-9管脚14波形
5)当可调电阻R7(103)不动;R5(203)调大的时候,电机两端的输出电压Uo=9V;LM339芯片管脚6、9、14输出波形分别如下图所示
图7-10管脚6波形
图7-11管脚9波形
图7-12管脚14波形
6)当可调电阻R7(103)不动;R5(203)调大的时候,电机两端的输出电压Uo=9V;LM339芯片管脚6、9、14输出波形分别如下图所示
图7-13管脚6波形
图1-14管脚9波形
图7-15管脚14波形
八、实验中出现的问题以及解决方法
在制作PCB电路板时,由于三极管封装有误,导致Q2(9013)损坏,后经改造电路连接,把三极管接正,电路得以正常
在调试电路板的时候,当我把可调电阻103和203调到最下或最大的时候,14管脚波形和输出Uo波形出现一条直线,当时我以为是电路是不是电路出错,就开始调可调电阻103或203,结果波行发生了变化,于是就想也许是由于我把可调电阻调的太小或太大了,所以才会出现这样的波形,现象出现后老师得知就是因为我把电阻调到了最大或最小,所以才出现波形式一条直线的现象
九、实验心得
通过这次试验我学会了LM339,IRF530,三极管,可调电阻等元器件的应用,当电路发下时,通过分析电路图、画板、做板、焊板、调试更加熟悉的学会电路的设计和制作,在画PCB时候由于对三极管管脚的连接不熟悉,导致电路出现问题,所以以后我会更加认真画图,在焊接电路板时要仔细放置元件,做调试时候会注意接线安全。
在调试过程中也得到一些同学和老师的帮助,学会互相帮助,为此感谢!
十、参考文献
王川主编/实用电源技术-大学出版社2000.8
十一、元件清单(单位都是一个)
插槽DIP40
芯片A1DLM339D
电容C133nF
C24.7uF
C3100nF
二极管D11N4148
D4DIODE
电机J111CON2
三极管Q12N222A
Q22N2907
场效应管Q3IRF530
电阻R122k
R23.0k
R310k
R420k
R520k
R64.7k
R710k
R84.7k
R910k
R1010k
R11500k
R123.9k
R1310k
R1410k
R170.33
R18150
R194.7k
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- 关 键 词:
- 实验 PWM 电机 调速 报告