实验PWM电机调速实验报告.docx
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实验PWM电机调速实验报告
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
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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）LM339vcc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4-1PWM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内的比较器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6-1PWM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-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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