实验(1)PWM电机调速实验报告.doc

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；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内的比较器A，定时元件R1R5，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7-29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-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Q