一、PWM 發(fā)生器電路在直流電機調(diào)速系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用
在直流電機調(diào)速領(lǐng)域，PWM 發(fā)生器占據(jù)著舉足輕重的地位。通過精準調(diào)控脈沖寬度，PWM 發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn)對電機速度的細膩且高效調(diào)節(jié)，進而顯著影響整個調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運行效率。其核心價值體現(xiàn)在利用脈沖寬度的變化，巧妙地控制電機的供電特性，從而達到理想的調(diào)速效果。
二、PWM 發(fā)生器的主要功能
PWM 發(fā)生器的核心功能是在 PWM 和 REF 端口之間生成脈寬調(diào)制電壓，實現(xiàn)對電機供電的精準控制。當脈沖處于低電平狀態(tài)時，輸出電壓歸零；而當脈沖躍升至高電平時，輸出電壓則穩(wěn)定在預設的幅度值。這一過程中，占空比（即脈沖導通時間與整個周期的比值）成為關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)，可根據(jù)輸入值靈活調(diào)整，以滿足不同電機轉(zhuǎn)速需求。通過改變占空比，能夠細膩地控制電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)從低速平穩(wěn)運行到高速高效輸出的無縫切換。
三、PWM 發(fā)生器引腳功能解析
ref+ ：作為輸入電壓的正端引腳，為電路提供基準電壓的正向輸入路徑，確保 PWM 信號的準確生成與穩(wěn)定輸出。
ref- ：用于輸入電壓的負端接入，與 ref+ 配合，完成輸入電壓的完整回路，為后續(xù)的信號處理和調(diào)制提供穩(wěn)定的電壓參考。
pwm ：擔當 PWM（平均電壓）的輸出端口，將生成的脈寬調(diào)制信號傳遞給負載（如直流電機），驅(qū)動其按照預設的占空比運行，實現(xiàn)精準的速度控制。
ref 引腳 ：在 PWM 電壓設定過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，用于引入?yún)⒖茧妷褐?，為占空比的調(diào)節(jié)提供基準依據(jù)，確保輸出 PWM 信號的電壓幅度符合設計要求。
四、分立式 PWM 發(fā)生器電路原理與應用
分立式 PWM 發(fā)生器電路廣泛應用于直流電機速度控制場景，其設計原理與實現(xiàn)方式多樣，能夠滿足不同系統(tǒng)架構(gòu)和成本控制需求。以下是幾種典型的實現(xiàn)途徑與設計要點：
（一）基于數(shù)字波形的占空比調(diào)節(jié)
數(shù)字波形的占空比可通過兩種常見方式實現(xiàn)調(diào)節(jié)：一是利用可調(diào)模擬電壓電平，如在基于 NE555 的 PWM 發(fā)生器設計中，通過外部電位器或可編程電壓源調(diào)整輸入的模擬電壓，進而改變 PWM 波形的占空比；二是在數(shù)字系統(tǒng)中，借助二進制值對 PWM 波形進行精準定義，通常由微控制器內(nèi)部的定時器 / 計數(shù)器模塊生成相應時序信號。然而，對于一些追求極致簡約的電路設計，或者在不便于集成微控制器的場景下，采用分立邏輯組件構(gòu)建 PWM 發(fā)生器成為一種高效且靈活的替代方案。
（二）多通道 PWM 波形生成
某些復雜應用需要多個 PWM 波形協(xié)同工作，例如雙通道 PWM 電路可同時控制兩個直流電機的轉(zhuǎn)速。如圖所示的電路設計可從 8 位數(shù)字輸入字生成兩個 PWM 波形，每個信號包含 15 個可調(diào)占空比值。這種設計優(yōu)勢在于能夠充分利用有限的數(shù)字輸入資源，通過合理的電路布局和邏輯控制，實現(xiàn)多路 PWM 信號的同步輸出。例如，8 位字可以通過安裝在 PC 中的擴展板、不具備內(nèi)置 PWM 功能的處理器的 8 位端口，或者從筆記本電腦的打印機端口獲取，為各類嵌入式系統(tǒng)和自動化設備提供了便捷的電機調(diào)速解決方案。
（三）占空比可編程性與電路擴展性
在特定設計中，標記 / 空間比可編程至 15/16，而非傳統(tǒng)的 16/16，這種靈活的占空比調(diào)節(jié)能力為電路設計提供了更多的靈活性和適配性。當二進制輸入為 0000 時，兩個輸出端會呈現(xiàn)連續(xù)的低電平狀態(tài)，從而關(guān)閉兩個電機。雖然一些類似電路會采用專門的 “啟用” 輸入引腳來實現(xiàn)電機的停轉(zhuǎn)控制，但在本設計中并非必需，這簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了控制復雜度。
對于完整的雙通道電路構(gòu)建，僅需額外添加一個 74HC193 芯片即可。HCF4060 發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號能夠同時驅(qū)動兩個通道，確保兩個電機的 PWM 信號同步且穩(wěn)定。在 74HC74 封裝中，自由觸發(fā)器可用于第二個通道的信號生成（相應的引腳編號已標注在圖中）。整個雙通道 PWM 發(fā)生器電路僅需四個集成電路（IC）即可高效構(gòu)建，這種高集成度、低成本的設計理念使其在工業(yè)控制、消費電子以及 DIY 項目等領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。
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