PWM功率放大电路.doc

《PWM功率放大电路.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、PWM功率放大电路本系统采用双极性脉宽调制功率放大器,如图2-7所示。其中VT1、VT2为作开关用的大功率晶体管,工作在截止和饱和状态。当电动机正转工作时,VT1工作,VT2不工作;反之当电动机反转工作时,VT2工作而VT1不工作。VD1、VD2为续流二极管,主要起到保护作用,避免VT1、VT2被反向击穿。U4和U6为光电耦合器,主要起隔离和抗干扰作用。调脉宽的方式有三种：定频调宽、定宽调频和调宽调频。我们采用了定频调宽方式，因为采用这种方式，电动机在运转时比较稳定；并且在采用单片机产生PWM脉冲的软件实现上比较方便。方案一：采用定时器做为脉宽控制的定时方式，这一方式产

2、生的脉冲宽度极其精确，误差只在几个us。方案二：采用软件延时方式，这一方式在精度上不及方案一，特别是在引入中断后，将有一定的误差。但是基于不占用定时器资源，且对于直流电机，采用软件延时所产生的定时误差在允许范围，故采用方案二。图2-7PWM驱动电路原理图直流电动机的PWM调压调速原理对于直流电机而言，其转速表达式为：n=U-IR/Kφ式中U—电枢端电压；I—电枢电流；R—电枢电路总电阻；φ—每级磁通量；K—电机结构参数（1）电机结构参数由(1)式可得，直流电动机的调速方法可以分为电枢回路串电阻的调速方法、调节励磁磁通的励磁控制方法和调节电枢电压的电枢控制方法在上述三种方

3、法中。目前广泛应用的是通过改变电机电枢电压接通时间与通电周期的比值f占空比1来控制电机的转速。这种方法称为脉冲宽度调制(PulseWidthModulation)即PWM控制。电动机电枢得到的电压波形如图1所示．电压平均值描述为Uav=t1/（t1+t2）Us=t1Us/T=αUs式中t1—通电时间；T—周期；α—占空比，α=t1/T（2）由(2)式可知，当电源电压不变的情况下，电枢端电压Uav取决于占空比的大小．改变就可以改变端电压的平均值，从而达到调速的目的。图2PWM控制波形图PWM波形的程序实现采用MCS51单片机、IR2110功率驱动芯片构成整个系统的核心实现

4、对直流电机的调速。51单片机具有两个定时器T1和T2。通过控制定时器初值T1和T2，从而可以实现从任意端口输出不同占空比的脉冲波形。IR2110是专门的MOSFET管和IGBT的驱动芯片，带有自举电路和隔离作用，有利于和单片机联机工作，且IGBT的工作电流可达50A，电压可达1200V，适合工业生产应用。由(2)式可知，改变占空比可以改变电枢端电压，改变占空比的方法有3种，即定宽调频法、调宽调频法和定频调宽法，前两种方法均改变了信号的频率，当频率与系统固有频率接近时，将引起振荡，故应用较少。目前在直流电动机的控制中以PWM控制方式为主，PWM信号的产生通常有两种途径，传

5、统的方法是利用硬件电路实现，随计算机技术及电力电子技术的发展，PWM波形采用软件方法实现显得非常灵活和实用,以MCS51单片机为控制核心。晶振频率为12MHz定时计数器T0、T1作定时器使用，工作在方式2，定时时间为0.1ms，若PWM波形的频率为50Hz，占空比为1:1。则R0和R1载入30H和31H单元的值初始100，即T=To*RO+T1*R1，若在程序中利用按键产生中断调用来改变30H和31H单元的值就可以改变占空比。3.3直流电动机驱动在直流电动机的驱动中，本系统采用集成电路L298来驱动电机。图3L298内部结构和功能引脚图L298是双H高电压大电流功率集成

6、电路，直接采用TTL逻辑电平控制。可以驱动继电器、直流电动机、步进电动机等电感性负载。霍尔传感器的工作原理半导体薄片置于磁场中，当它的电流方向与磁场方向不一致时，半导体薄片上平行于电流和磁场方向的两个面之间产生电动势，这种现象称为霍尔效应，该电动势称霍尔电势，半导体薄片称霍尔元件[2]。如图1所示，在垂直于外磁场B的方向上放置半导体薄片，当半导体薄片流有电流I是，在半导体薄片前、后两个端面之间产生霍尔电势.由实验可知，霍尔电势的大小与激励电流I和磁场的磁感应强度成正比，与半导体薄片厚度成反比，即(1)霍尔效应是半导体中的载流子在磁场中受洛仑兹力作用F发生横向漂移的结果，

7、如图1中，电流是半导体导电板中的载流子，在电场的作用下做定向运动的产物，若在导电板的厚度方向上作用一个磁感应强度为B的均匀磁场，则每个载流子受洛仑兹力F的作用为（2）F的方向在图1中是向后的，这时的电子除了沿电流反方向宏观的定向移动外，还向后漂移，结果使导电板的后表面相对前表面积累了多余的电子，前面因缺少电子积累了多余的正电荷。这两种积累电荷在导电板内部宽度b的方向上建立了附加电场，称霍尔电场，该电场强度为(3)该电场的方向在图中是从前面指向后面。霍尔电场的出现，使定向运动着的电子除了受洛仑兹力作用外，还受者一个逆着的电场方向的电场力，随