实验PWM电机调速实验报告.docx

《实验PWM电机调速实验报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验PWM电机调速实验报告.docx（15页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、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、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

2、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

3、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

4、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)

5、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

6、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

7、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

8、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lyv so.ous178.0US上升时间2.40500KHz物J1T 盘 |M 30.0ns2.48V峰峰值2.40V最小值1.44V最大值3.84V正撷宽64-OOus 设置测量 x2.41 OKHz周期414_0us4平均值图7-1 管脚6波形密ZHH几虱H |m 30.0ns WWWWffll llw I SO.Ous | 测量 乂Cl

9、OOOs .?同期.I. 平均值f 2.36V峰峰值160mV最小值2.28V最人僖2.44V:政宽?上升时间DC 1.00VCHI f 2.64V0.00000Hz 设宣图7-29管脚电压值0.000s旋转VO旋钮选择现星顼.按下V。旋钮或F6键进入测量项造置CHI J 7.60V2.41000KHz 设置X E 5.00V咂80.Ous测量平均值幽JXT 盘 |M 30.0US 口7.60V 峰峰值15.4V频巫2.41 OKHz414-Ous最小值0.00V最A值15.4V正顷宽206.0usI: I 昨|4.000US图7-3管脚14波形3)当可调电阻R5(203)不动；R7(103)

10、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给Z00.000s1.00V旋转V。旋钮选择观量顶，按下丫。旋钮或F6键进入测量项设置测星 X2.431 KHz41 LOus平均值2.44V峰峰值2.48V最小值1.40V最113.88V正损宽171 .Ous I: I mi63.20us设置lyv so.ous80.OusCHI J 2.64V2.45200KHz图7-4管脚6波形JtA盘 |M Z.OQtie WVWWWWI llw 2.00ms| 测量 X0.000s ,频率?旋转VO旋钮逸择现星顼.按下V。旋钮或甬键进入测量项造置同期

11、?1 . 平均值最小值5 1.00V测堂2453KHz ICHI J 0.00V0.00000Hz 设置图7-5管脚9波形J1T 盘 |M SO.Oue WWWWWI llw 80.0US I 0.000s , /o.oov最大值15.2V正频宽3140us上升时间旋转V。旋钮选择测量项.按下V。旋钮或F6键进入测量项设直X 5.0WCHI J 7.40V2.45400KHz4.400us设置图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0.000s1.OOV旋转V。旋钮选

12、择观量顶，按下丫。旋钮或F6键进入测量项设置测星 X2.475KHZ404.0US平均值2.44V峰峰值2.44V最小值1.40V最113.84V正损宽175.0usI: I mi 62-OOus设置lyv so.ous80.OusCHI J 2.64V2.52400KHz图7-7 管脚6波形图7-8管脚9波形旋转V。旋钮选择现星顼.按下V。旋钮或F6键进入测量项造置测量SO.Ous80.Ous0.000s7.40V46200KHz5.00VI : I I 4.400us 设置最小值o.oov 最15.2 V正顷宽108.0us2.463KHZ406-Ous平均值3.80V峰峰值15.2 V图

13、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0.000s1.00Vlyv 2OOus平均值2.52V最小值上升时间CHI J 2.64V1.67500KHz给 IZEf JIT M |M 200us峰峰值2.52V91_00us 设置测呈频率1.669KHZ599-Ous1.48V 最4.00V 正损宽 246.0US图7-10管脚6波形蜘Z1IZ JlA IS |M Z.OQtie VWWWWWI IIW 2.DCmsClOOOs ./测量 :?a周期?平均值1.88V峰峰

14、值80.0mV最小值1.84V最大值1.92V正频宽旋转V。旋钮选择测量项.按下V。旋钮或F6键进入测量项设直x -5 q 1,00VCHI J O.OOVO.OOOOOHz?|上升时间?.设置测量 X频率1.669KHZ图7-11管脚9波形蜘Z1IZ RT O |m 200ue WWVWWWI llw 200ue ClOOOs . . . . . . .0.00V 最椭 15.2V 正顷宽 157 .OusI: I卜回旋转V0旋钮逸择现星顼.按下V。旋钮或甬键进入测量项造置x E 5.00VHI I 7.60V1.67000KHz5-OOOus设置图7-12管脚14波形6)当可调电阻R7(1

15、03)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给区鱼0.000s1.OOV旋转V。旋钮选择观量顶，按下丫。旋钮或F6键进入测量项设置测星 X4.251 KHz235-Ous平均值2.44V峰峰值2.28V最小值1.44V最113.72V正损宽1O3.OUSI: I mi38.20us设置lyv 40.0US|m 40.0nsCHI J 2.60V2.96200KHz图7-13管脚6波形0.000s120mV旋转V。旋钮选择观量顶，按下丫。旋钮或F6键进入测量项设置给1ZMJ1A iwi |M Z.OQnslyv 2.D

16、Cmse 1.00V测星 X? .平均值1.92V峰峰值I: I mi?CHI J 0.00V0.00000Hz 设置最小值1.84V 最A傕1.96V正损宽?H图1-14管脚9波形给/直40.Ous0.000s60V4.26400KH5.0W正施完64.00usI : I FBI 3.800us设置最小值o.oov 最1115.2 V测量 x4.266KHZ234.0us平均值4.60V峰峰值15.2 V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

17、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

18、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AIDLM339D电容C133nFC24.7uFC3100nF二极管D11N4148D4DIODE电机J111CON2三极管Q12N222AQ22N2907场效应管 Q3IRF530电阻R122kR23.0kR310kR420kR520kR64.7kR710kR84.7kR910kR1010kR11500kR123.9kR1310kR1410kR170.33R18150R194.7k