实验1PWM电机调速实验报告材料.docx

1、实验1PWM电机调速实验报告材料PWM电机调速班级：09应电（5）班姓名：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内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

2、；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）共模范围非常大，为0v到电源电压减1.5v； 3）他对比较信号源的内阻限制很宽； 4）LM339 vcc电压范围宽，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）差动输入电压范围很大，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

3、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

4、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内的比较器A，定时元件R1R

5、5，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内的比较器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

6、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

7、保护电路。该保护电路由内的比较器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

8、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5V2) 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

9、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

10、 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

11、、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-重庆大学出版社 2000.8 十一、元件清单（单位都是一个）插槽 DIP40 芯片 A1D LM339D 电容 C1 33nF C2 4.7uF C3 100nF 二极管 D1 1N4148 D4 DIODE 电机 J111 CON2 三极管 Q1 2N222A Q2 2N2907 场效应管 Q3 IRF530 电阻 R1 22k R2 3.0k R3 10k R4 20k R5 20k R6 4.7k R7 10k R8 4.7k R9 10k R10 10k R11 500k R12 3.9k R13 10k R14 10k R17 0.33 R18 150 R19 4.7k