pwm發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、電力電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)PWM發(fā)生器設(shè)計(jì)姓 名： 學(xué) 號(hào)： 系 別： 專 業(yè)： 年 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)及要求.1二、總體設(shè)計(jì)分析.2 1.設(shè)計(jì)方案論證.2 2.原理分析.3 3.電路模塊分析.3三、設(shè)計(jì)結(jié)果與分析.3 1.電路仿真.3 2.參數(shù)設(shè)定.54、 體會(huì).6五、參考文獻(xiàn).6六、附錄.6 1.元件清單.6 2.原理圖.7 3.PCB圖.9 摘要：本次設(shè)計(jì)是基于NE555的PWM控制電路及其應(yīng)用電路的設(shè)計(jì)，利用555電路構(gòu)成一個(gè)可控的多諧振蕩器，利用此芯片產(chǎn)生PWM波形構(gòu)成驅(qū)動(dòng)電路。 關(guān)鍵詞：NE555、PWM控制電路、脈沖封鎖、限流保護(hù)、軟啟動(dòng)1、 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1.設(shè)計(jì)任務(wù)

2、 1.1 用NE555、門電路為主芯片； 1.2 開關(guān)頻率為10KHZ、輸出脈寬可調(diào)、死區(qū)3S； 1.3 具有軟啟動(dòng)功能、保護(hù)封鎖脈沖功能，以及限流控制功能。2.設(shè)計(jì)要求 電路設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方案應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單、可靠；芯片要用DIP 座，便于芯片回收。二、總體設(shè)計(jì)分析1.設(shè)計(jì)方案論證NE555芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是由3個(gè)阻值為5k的電阻組成的分壓器、兩個(gè)電壓比較器C1和C2、基本RS觸發(fā)器、放電三極管和緩沖反相器組成。通過(guò)555及外部電路結(jié)構(gòu)產(chǎn)生PWM波，此電路方案能實(shí)現(xiàn)基本要求，電路較簡(jiǎn)單，調(diào)試方便，是一個(gè)優(yōu)秀的可實(shí)現(xiàn)的方案。2.原理分析 .當(dāng)電路通電時(shí)，Pin 2 (觸發(fā)點(diǎn))接腳是低電位，因?yàn)殡娙萜鰿2開

3、始放電。這開始振蕩器的周期，造成第3接腳到高電位。當(dāng)?shù)?接腳到高電位時(shí)，電容器C2開始通過(guò)R2和對(duì)二極管D1充電。當(dāng)在C1的電壓到達(dá)+V的2/3時(shí)啟動(dòng)接腳6，造成輸出接腳(Pin3)跟放電接腳(Pin7)成低電位。 當(dāng)?shù)?接腳到低電位，電容器C2起動(dòng)通過(guò)R2和D1的放電。當(dāng)在C2的電壓下跌到+V的1/3以下，輸出接腳(Pin3)和放電接腳(Pin7)接腳到高電位并使電路周期重復(fù)。 Pin 5并沒(méi)有被外在電壓作輸入使用，因此它與0.01uF電容器相接。 PWM信號(hào)的整體頻率在這電路上取決于R2、RP2和C2的數(shù)值。 公式：頻率(Hz)= 1.44/(R2 +2RP2）* C2 3.電路模塊分析3

4、.1限流保護(hù)及脈沖封鎖在負(fù)載電路中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)負(fù)載電路電流過(guò)大造成負(fù)載損壞的事情發(fā)生，為了防止這類事情發(fā)生，在電源部分需要具有相關(guān)的保護(hù)功能，在電源電路設(shè)定一個(gè)門限，檢測(cè)負(fù)載電流，當(dāng)負(fù)載電流過(guò)大超過(guò)門限值的時(shí)候，在電源處鎖定脈沖，關(guān)斷開關(guān)管，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電路的保護(hù)。而這樣的電路最好要有手動(dòng)復(fù)位的功能，一旦電路過(guò)流，PWM就鎖定，直到按下復(fù)位按鈕，PWM才能恢復(fù)工作。3.1.1方案選擇與比較：過(guò)流保護(hù)可以通過(guò)多種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，比如說(shuō)在負(fù)載電路串接電阻，限制負(fù)載的電流，保護(hù)負(fù)載?；蛘哂帽ｋU(xiǎn)絲，串接如電路，當(dāng)電路過(guò)流時(shí)，保險(xiǎn)絲熔斷，達(dá)到保護(hù)電路的作用，等等。但是這些方案沒(méi)辦法較精確的控制具體的限流值

5、，并且無(wú)法輕松的做到過(guò)流后地脈沖封鎖。因而這里采用通過(guò)電壓比較器的方案來(lái)實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)的功能。對(duì)于比較器，有較多的芯片可供選擇，LM324，LM358,LM339,LM393等，其中LM324，LM358是集成運(yùn)放，LM339,LM393是專業(yè)比較器。通過(guò)線路連接也可實(shí)現(xiàn)比較器的功能，但又由于前兩者是運(yùn)放，對(duì)于電壓變化的反應(yīng)速度和穩(wěn)定性沒(méi)有做為專業(yè)比較器的LM393，LM339那么優(yōu)越。作為電源為了保護(hù)負(fù)載的安全，和節(jié)省資源，就選用了專業(yè)的雙門比較器LM393。限流保護(hù)電路如圖所示，其中二極管的功能是鎖定低電平，用來(lái)實(shí)現(xiàn)自封鎖脈沖，自鎖開關(guān)用來(lái)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)復(fù)位。過(guò)流時(shí)LM393輸出低電平，經(jīng)過(guò)與門達(dá)

6、到脈沖封鎖的作用，然后通過(guò)并接在LM393上的開關(guān)二極管IN4148來(lái)達(dá)到不能自動(dòng)復(fù)位的結(jié)果（具體過(guò)程是，當(dāng)電路過(guò)流，LM393輸出端輸出低電平，從而1N4148導(dǎo)通，使LM393同相輸入端的電壓在0.7v左右，而反向輸入端的電壓固定在2.5V（VCC接5V），所以之后不論同相端怎么變LM939輸出的都是低電平，從而達(dá)到不能自恢復(fù)的功能），之后按下自鎖開關(guān)，二極管關(guān)斷，使過(guò)流保護(hù)電路復(fù)位，LM393重新輸出高電平。3.2死區(qū)時(shí)間：死區(qū)時(shí)間是通過(guò)RC充放電電路實(shí)現(xiàn)的，在這里時(shí)間常數(shù)tRC，而74系列TTL門電路的說(shuō)明如下示：可見，在74系列TTL門電路芯片中是默認(rèn)2.4v為高電平，也就是電容充電

7、到2.4v左右的時(shí)間為死區(qū)時(shí)間。那么，VtV0+(V1-V0)* 1-exp(-t/RC)；VCC為5v，把V00V,Vt2.4v，V15V帶入；有：1-exp(-t/RC) 0.48t/RCln（1.92）0.65，去t3*10(-6)sRC4.62*10(-6),于是，理論上取R2.2k，C22000PF可取得近似3us值。3.3脈寬可調(diào)部分：脈寬可調(diào)部分，脈寬可調(diào)在實(shí)際的使用時(shí)為了控制上下兩個(gè)條路的通電時(shí)間，來(lái)達(dá)到控制轉(zhuǎn)換成的交流電壓的有效值，相當(dāng)于如果負(fù)載是直流電機(jī)的話，減小脈寬就可使電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，起到調(diào)速的作用。而之前555主電路的脈寬可調(diào)，僅僅是說(shuō)其3腳輸出的方波脈寬可調(diào)，但是由于

8、要輸出兩路互補(bǔ)的波形，3號(hào)腳輸出的方波經(jīng)過(guò)了非門的處理，所以555那邊調(diào)的脈寬并不能算是真正意義上的脈寬可調(diào)，要做到PWM脈寬可調(diào)，必須是兩個(gè)橋路能同時(shí)可調(diào)。即：要減小脈寬，上路方波脈寬減小，下路方波脈寬也要減小。所以脈寬要可調(diào)就要做到死區(qū)可調(diào)。所以我將上下死區(qū)電阻部分用電位器來(lái)調(diào)節(jié)脈寬和死區(qū)。因?yàn)樵趯W(xué)校庫(kù)房沒(méi)找到那種5腳的電位器，所以沒(méi)法做到上下脈寬同時(shí)增大和減小。只能分別調(diào)節(jié)上下電位器。在這里取電容為332，電位器為5k;tRC*0.65理論上死區(qū)在010us左右可調(diào)。3、 設(shè)計(jì)結(jié)果與分析1. 電路仿真1.1波形周期1.2 軟啟動(dòng)1.3死區(qū)時(shí)間2. 參數(shù)設(shè)定頻率(Hz)= 1.44/(R2 +2RP2）* C2 死區(qū)時(shí)間=R4*C4=R5*C54、 體會(huì)5、 參考文獻(xiàn)1華中理工大學(xué)電子學(xué)教研室編，康華光主編：電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分第四版），高等教育出版社，1999。2清華大學(xué)電子學(xué)教研組編，童詩(shī)白主編：模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)（第四版），北京高等教育出版社，2006。3.山東大學(xué)教研室編，顏世剛主編：電力電子技術(shù)問(wèn)答（第一版），機(jī)械工業(yè)出版社，2007。4、西安交通大學(xué)教研室編，王兆安主編：電力電子技術(shù)（