脉宽调制器控制直流电机

实验  脉宽调制器控制直流电机

一、实验目的

1．学习脉宽调制控制直流电机的基本工作原理。

2．掌握电路设计及调试的方法。

3．掌握有关仪器仪表的使用方法。

二、实验内容

1．以实验电路板为实验平台，应用脉宽调制原理控制直流电机。

2．用示波器观察脉宽调制信号，并记录分析。

3．应用所学知识（综合型实验内容），进一步设计电路，测量电机转速，闭环控制电机转速。

三、实验原理

脉宽调制控制电路，是利用半导体功率晶体管或晶闸管等开关器件的导通和关断，把直流电压变成电压脉冲列，控制电压脉冲的宽度或周期以达到变压的目的，或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种变换电路。

基本的脉宽调制控制电路包括电压-脉宽转换器和开关式功率放大器两部分，参考电路如下图所示。

此电路是通过改变占空比的方法，来调节直流电动机的转速。输入部分是一个简单的电位器调节电位电路，用以调整电压，电源电压采用12V。可调电压经电压跟随器A1以后，在比较器A2 ~ A4上与三个事先经电阻分压而设定的基准电压相比较。随着输入电压的升高，从A4开始，然后是A3、A2，它们输出先后变低电平。

电容的充电时间是不变的，是R11*C1。但是定时器电路原来的放电端不用，而用A2 ~ A4输出端代替。根据A2 ~ A4的输出情况，可能有三种不同的放电时间见下表：
 

输出低电平的运放	放电时间
A4	R8*C1
A4、A3	R8 // R7*C1
A4、A3、A2	R8 // R7 // R6*C1

二极管D1 ~ D3提供电容C1放电通道，而D5则提供充电通道。为了保证在充电时间，各比较器输出状态不影响充电速度，另外加晶体管T1和二极管D4，把比较器输入端电位拉到只有零点几伏，A2 ~ A4全部输出高电平，这样使D1 ~ D3都截止。

T1集电极输出控制大功率管T2，另由1000uF电容进行滤波。不同的控制电压，使定时器电路产生不同的输出，而不同的占空比又产生不同的直流电压，从而改变电机的转速。

四、实验步骤

1．在实验电路板插接A1电路，（A1 ~ A4采用一片四运放LM324集成电路），检查无误，通电测量。调节W1电位器，用万用表测量或用示波器观察A1的输出，是否能从0 ~ 12V。（注意芯片要接电源）

2．在实验电路板插接A2 ~ A4电路，检查无误，通电测量三个比较器的输出。

3．在实验板上分别连接电路的其它部分，检查无误，才能通电调试电路。

4．调节电位器，控制马达的转速，用示波器测量A ~ E点波形，并记录。

5．应用所学知识，进一步设计电路，要求测量电机转速，闭环控制电机转速（进行综合型实验训练）。

五、思考题

1．PAM、PWM两种调速的方式有什么不同？

2．设计另外一种脉宽调制控制直流电机的电路。画出电路图，说明工作原理。