PWM電機(jī)調(diào)速原理及應(yīng)用

在電機(jī)控制領(lǐng)域，PWM（脈沖寬度調(diào)制）技術(shù)是一種關(guān)鍵且廣泛應(yīng)用的調(diào)速手段。

一、PWM基本概念

PWM技術(shù)涉及兩個(gè)核心參數(shù)：頻率與占空比。頻率定義為周期的倒數(shù)，即每秒鐘信號(hào)周期重復(fù)的次數(shù)；而占空比則是指在一個(gè)完整周期內(nèi)，高電平所占據(jù)的時(shí)間比例，其取值范圍為0%到100%。

二、PWM電機(jī)調(diào)速原理

PWM脈寬調(diào)制實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速的核心機(jī)制在于調(diào)整輸出方波的占空比。通過(guò)精準(zhǔn)控制占空比的變化，使得負(fù)載上平均電流功率呈現(xiàn)從0%到100%的連續(xù)可變狀態(tài)，進(jìn)而達(dá)到調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。具體而言，直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速與電源電壓呈正比例關(guān)系。

利用PWM技術(shù)，以快速切換電源電壓的通斷方式，精確調(diào)節(jié)ON/OFF脈沖時(shí)長(zhǎng)，從而使電機(jī)兩端電壓能夠在0V至最大電壓之間靈活變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的有效調(diào)控。

三、PWM信號(hào)生成及電機(jī)驅(qū)動(dòng)

為電機(jī)生成PWM信號(hào)有多種方式，其中555定時(shí)器是一種常見的實(shí)現(xiàn)方法。

在基于555定時(shí)器構(gòu)建的電路中，555定時(shí)器配置為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器模式，其輸出端連接晶體管Q1，用于控制Q1的導(dǎo)通與截止。電容器C1通過(guò)電阻器R1和R3進(jìn)行充放電過(guò)程，充放電時(shí)間受R1和R3阻值的影響。當(dāng)C1充電完畢后，會(huì)借助二極管D2和可變電阻RV1迅速向555定時(shí)器的引腳7放電。在此放電階段，555定時(shí)器輸出電壓降至0V，導(dǎo)致晶體管截止，電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)可變電阻RV1的阻值，便可改變占空比，實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速的精確控制。

此外，還可采用IC555搭配電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ICL293D來(lái)構(gòu)建更完整的直流電機(jī)速度控制PWM電路。

其中，IC555定時(shí)器作為PWM信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生所需的脈寬調(diào)制信號(hào)；H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)器ICL293D則依據(jù)接收到的PWM輸入信號(hào)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)在于，通過(guò)改變輸入引腳的控制信號(hào)，不僅能調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，還可便捷地改變電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，為直流電機(jī)的控制提供了高效靈活的解決方案。