脉冲宽度调制器(PWM)调光调速

来源 solorb
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发布时间 2014-03-03

一个脉冲宽度调制器(PWM)是一种可作为一种有效的调光器或DC马达速度控制器的装置。这里所描述的电路是一个通用的设备,它可以控制几安培的直流设备。该电路可在12或24伏电压工作,只有少数小的布线改变。该设备已被用来控制汽车尾灯的亮度,并作为用于计算机的电源中使用的类型的小型直流风扇电机的转速控制。

一个PWM电路的工作原理是使方波与导通到关断比率的变量,在时间平均可以变化从0%到100%。在这种方式中,可变的功率量被传递到负载。PWM电路通过电阻功率控制器的主要优点是效率高,在50%的水平,PWM将使用约50%的全功率的,其中几乎全部被转移到负载,在50%的负载的电阻器功率将消耗约71%全功率,功率的50%去负载,另外21%被浪费了加热串联电阻。负载效率几乎总是在太阳能和其他替代能源系统的一个关键因素。

脉冲宽度调制一个附加的优点是该脉冲到达满电源电压,将通过能够更容易地克服电机内部电阻产生更大的扭矩。最后,在PWM电路,通用的小型电位器,可以使用,而需要对电阻控制器大型和昂贵的高功率可变电阻器,以控制各种各样的负载。

PWM电路的主要缺点是增加了复杂性,并产生射频干扰(RFI)的可能性。RFI可以通过查找附近的负载控制器中,使用短引线,且在一些情况下,使用附加的滤波电源上的导线被最小化。该电路具有一定的RFI旁路和一个AM广播位于下一只脚的距离所产生的干扰最小。如果额外的过滤是必要的,一个汽车收音机线路电抗器可以放置在一系列的直流电源输入,确保不超过扼流圈的额定电流。大多数RFI将来自涉及电源,负载和开关FET,Q1的高电流路径。

规格

PWM频率:400赫兹
额定电流:3 A与IRF521场效应管,>10A与IRFZ34N场效应管和散热片
PWM电路电流:1.5毫安12V不带LED和无负载
工作电压:12V或24V取决于选择状态

脉冲宽度调制器(PWM)调光调速

原理

PWM电路需要一个平稳运行的振荡器来操作。U1A和U1d形成具有大约400赫兹的频率的方波/三角波形发生器。

U1C被用来产生被用作振荡器的虚拟接地一个6伏的基准电流,这是必要的,以使振荡器由一个单一电源供应,而不是一个+ / - 电压双电源供电。

U1B是一个比较器配置,并生成该可变脉冲宽度的电路的一部分。U1的插脚6接收可变电压从R6,VR1,R7电压阶梯。这是相对于来自U1-14的三角形波形。当波形是上面的引脚6的电压,U1产生一个高电平输出。反之,当波形是下面的引脚6的电压,U1产生一个低电平输出。通过改变引脚6的电压,则开/关点上下移动的三角波,产生一个可变的脉冲宽度。电阻器R6和R7用于设置VR1控制的结束点,示出的值允许控制有一个完整的和全关的电位器的行程范围内设定。这些部分的值可以改变,以改变电位器的行为。

最后,Q1是电源开关,它接收到的栅极端子上的调制脉冲宽度和电压的接通和断开负载电流通过源漏电流的路径。当Q1导通时,它提供一个接地通路的负载,当Q1断开时,负载的接地浮动。应小心,以确保负载端不接地,或将发生短路。

负载将不会对正侧的电源电压在所有时间。LED1给出了一个可变的亮度响应于所述脉冲宽度。电容C3平滑掉的开关波形,并删除了一些射频干扰,二极管D1是续流二极管的短路了从感性电机负载的反向电压。

在24伏模式,稳压管U2转换24伏电源为12伏特运行的PWM电路,开关Q1的24伏负载到地就像它为12伏负荷。见示意图上的接线电路12伏或24伏的指示。

当运行1安培或更小负载,Q1无需散热片,如果驱动更多电流的负载,散热片是必要的。Q1可以被替换为一个更高的电流装置,适于升级包括IRFZ34N,IRFZ44N,或IRFZ48N。目前所有的处理装置,开关S1,保险丝F1和场效应管,电源和负载之间的布线应额定处理的最大负载电流。

使用

该电路将作为一个直流灯调光器,小型马达控制器,甚至作为一个小型加热器控制器。它将使一个太阳能供电的电动车有很大的速度控制。该电路已经尝试用5安培的电动机和使用IRFZ34N FET和工作确定,D1可能需要被替换为更快和更高的电流的二极管。

配件

U1:LM324N四路运算放大器
U2:78L12 12伏稳压器
Q1:IRF521 N沟道MOSFET
D1:1N4004硅二极管
LED1红色LED
C1:0.01uF的陶瓷圆盘电容器,25V
C2-C5:0.1uF陶瓷圆盘电容器,50V
R1-R4:100K 1/4W电阻
R5:47K 1/4W电阻
R6,R7:3.3K 1/4W电阻
R8:2.7K 1/4W电阻
R9:470欧姆1/4W电阻
VR1:10K线性电位器
F1:3安培,28V直流快速熔断器
S1:拨动开关,5安培

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