一种简易PWM直流电机调速控制电路
技术领域
本实用新型涉及一种简易PWM直流电机调速控制电路,属于直流电机调速控制技术领域。
背景技术
目前,传统直流电机调速器方式有二种:一种通过串联电阻改变输入电压的方式,从而达到控制直流电机的转速的目的,这种方式具有电路结构简单、成本较低的优点,但存在电源的利用率低、大部分消耗在电阻的压降及热耗上,浪费能源等缺点。还有一种是通过单片机控制输出PWM(脉冲宽度调制),来控制电机调速,其优点是调节精度较高,但存在如下缺点:(1)组成控制调整部分的电路结构复杂、部件成本高,因此造成产品的整体成本较高,需要在一个比较完善的开发平台来完成开发设计;(2)仅适合在一些高精度的场合使用,不适宜在要求不高的场合推广使用。
实用新型内容
本实用新型的目的,是为了提供一种简易PWM直流电机调速控制电路,该控制电路具有电路简单、能耗低和性价比高的特点,同时能够可靠的保证负载的关断能力。
本实用新型的目的可以通过如下措施达到:
一种简易PWM直流电机调速控制电路,其结构特点是:包括锯齿波产生电路、PWM调制电路、控制及调节电路和输出电路;锯齿波产生电路的输出端通过PWM调制电路连接输出电路的输入端之一,控制及调节电路的输出端之一连接PWM调制电路的控制输入端,控制及调节电路的输出端之二连接输出电路的输入端之二;锯齿波产生电路由比较放大器芯片U1-1及其外围电阻、电容连接而成,PWM调制电路由比较放大器芯片U1-2及其外围电容连接而成;控制及调节电路由带开关的电位器RT、若干个三极管及其外围的二极管、电容、电阻连接而成;所述输出电路由继电器K1、三极管Q2、场效应管TR2、TR3及其外围二极管、电阻连接而成。
本实用新型的目的还可以通过如下措施达到:
本实用新型的一种实施方式是:所述锯齿波产生电路中比较放大器芯片U1-1外围的电阻,包括电阻R1、R2、R3、R4和R6;比较放大器芯片U1-1的电源输入端连接直流电源VCC,比较放大器芯片U1-1的正输入端通过电阻R3与控制及调节电路连接,比较放大器芯片U1-1的负输入端与PWM调制电路连接,电阻R1、R2分别跨接在比较放大器芯片U1-1的正输入端、负输入端与输出端之间,比较放大器芯片U1-1的正输入端通过电阻R4接地。
本实用新型的一种实施方式是:所述PWM调制电路中比较放大器芯片U1-2外围的电容,包括电容C3和C4;比较放大器芯片U1-2的正输入端与锯齿波产生电路中比较放大器芯片U1-1的负输入端连接并通过电容C4接地,电容C3的一端接地、另一端连接控制及调节电路的一个输出端,比较放大器芯片U1-2的负输入端通过电阻R5连接控制及调节电路的一个输出端,比较放大器芯片U1-2的输出端连接输出电路的输入端之一。
本实用新型的一种实施方式是:所述控制及调节电路由一个带开关的电位器RT,三极管Q4、Q3、Q1,二极管D1、D2、D4、D5,电容C2,电阻R5、R7、R8、R9、R10连接组成;Q1的基极通过D4与Q3的基极连接,RT跨接在三极管Q4的基极与三极管Q3的集电极之间,RT的可调端与三极管Q3的集电极连接,三极管Q3的发射极通过电阻R10与三极管Q1的发射极连接,三极管Q4的集电极通过电阻R9连接三极管Q3的基极,三极管Q4的发射极通过电阻R8连接输出电路的输入端之二,三极管Q1的集电极通过二极管D1、D2连接输出电路的输入端之二。
本实用新型的一种实施方式是:所述输出电路中的外围二极管、电阻,包括二极管D、D3、D6及稳压二极ZD1、ZD2,和电阻R11、R12、R13、R14、R15;三极管Q2的基极通过电阻R12与比较放大器芯片U1-2的输出端连接,三极管Q2的基极、集电极通过电阻R15连接,三极管Q2的基极、发射极通过二极管D6连接,三极管Q2的发射极通过电阻R13、R14分别与场效应管TR2、TR3的栅极G连接,场效应管TR2、TR3的源极S接地,场效应管TR2、TR3的漏极D连接输出电路的负输出端;场效应管TR2、TR3的漏极D通过稳压二极ZD1、二极管D3连接三极管Q2的发射极及通过二极管D连接输出电路的正输出端。
本实用新型的有益效果是:
1、本实用新型由价格低廉的分立电子元件连接而成,电路结构简单,除了具有成本低廉的效果外,还具有控制调节电极速率精度高的有益效果。
2、本实用新型通过改变比较器U1-2的第2脚基准电压使比较器U1-2的第3脚输入锯齿波电压信号在不同的电压高度(锯齿波电压的越顶端则高电平的宽度越窄,反之锯齿波电压的越低端则高电平的宽度越宽)进行翻转,使U1-2的第1脚输出的PWM随比较器U1-2的第2脚基准电压高低而变化。再通过场效应管进行电流大,再驱动直流电机,达到调速目的。本实用新型的输出带有锁定保护输出;即在PWM关闭时输出端的电源通过继电器断开,这样可防止场效应管的控制电路的异常导致误输出,更可靠的保证负载的关断能力。控制器件只用了一个开关的电位器。电位器在断开时PWM关闭输出。本实用新型所述控制电路还具有电路简单、能耗低和性价比高的优点。
附图说明
图1是本实用新型具体实施例1的电路框图。
图2是本实用新型具体实施例1的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述:
具体实施例1:
参照图1,本实施例包括锯齿波产生电路1、PWM调制电路2、控制及调节电路3和输出电路4;锯齿波产生电路1的输出端通过PWM调制电路2连接输出电路4的输入端之一,控制及调节电路3的输出端之一连接PWM调制电路2的控制输入端,控制及调节电路3的输出端之二连接输出电路4的输入端之二;锯齿波产生电路1由比较放大器芯片U1-1及其外围电阻、电容连接而成,PWM调制电路2由比较放大器芯片U1-2及其外围电容连接而成;控制及调节电路3由带开关的电位器RT、若干个三极管及其外围的二极管、电容、电阻连接而成;所述输出电路4由继电器K1、三极管Q2、场效应管TR2、TR3及其外围二极管、电阻连接而成。
参照图2,本实施例中,所述锯齿波产生电路1由比较放大器芯片U1-1、电阻R1、R2、R3、R4、R6、电容C4连接组成;+DC-IN直流电通过继电器触点开关、电阻R11与比较放大器芯片U1-1的电源输入端连接;还通过电阻R6、R2与比较放大器芯片U1-1的第6脚连接;另一路通过电阻R3、R4分压后与比较放大器芯片U1-1的第5脚连接;比较放大器芯片U1-1的第7脚通过电阻R1、R2反馈连接到U1-1的第5脚、第6脚,U1-1的第5脚、第6脚通过电阻R2与电容C4连接。所述PWM调制电路2由比较放大器芯片U1-2、电容C4连接组成;比较放大器芯片U1-2的第3脚与比较放大器芯片U1-1的第6脚相接。控制及调节电路3由一个带开关的电位器RT,三极管Q4、Q3、Q1,二极管D1、D2、D4、D5,电容C2,电阻R5、R7、R8、R9、R10连接组成;电位器的可调端与开关串联;当开关接通后,+DC-IN直流电源电压VCC通过电阻R8、三极管Q4、RT开关和可调电阻、再经电阻R4,电容C2形成三极管Q4有基极电流;三极管Q4的集电极通过R9与三极管Q3的基极连接;三极管Q3发射极的与反馈电阻R10连接+DC-IN直流电源通过继电器K1、触点电源VCC分别与比较放大器芯片U1-1、U1-12和负载连接;+DC-IN直流电源经三极管Q4、RT开关和可调电阻、三极管Q3的集电极、三极管Q3的发射极、电阻R10连接到GND形成回路;电位器RT的可调电阻的可调端通过电阻电阻R5与比较放大器芯片U1-2的第2脚连接。所述输出电路4由继电器K1、三极管Q2,二极管D、D3、D6、ZD1、ZD2,场效应管TR2、TR3,电阻R11、R12、R13、R14、R15连接组成;三极管Q2的基极通过电阻R12与比较放大器芯片U1-2的第1脚连接,三极管Q2的集电极通过电阻R13、R14分别与场效应管TR2、TR3的栅极G,场效应管TR2、TR3连接驱动电机。
本实施例的工作原理:
如图2所示,+DC-IN直流电通过继电器触点开关经电阻R11给比较放大器芯片U1-1、U1-2提供电源为VCC。此电压VCC再经电阻R6、R2、到比较放大器芯片U1-1的6脚(反相输入端)给C4充电,此充电电压由低到高,形成一个上升的斜线;另一路经电阻R3、R4分压后给比较放大器芯片U1-1的第5脚(正相输入端)作为基准电压;在C4的电压还未充到基准电压时,此时比较放大器芯片U1-1的第7脚(输出端)输出为高电平VCC,再经电阻R1、R2反馈到U1-1的第5、6脚,U1-1的第5、6脚(反相输入端)电压再一次升高,再经电阻R2给电容C4充电,当C4的电压高于基准电压时---比较放大器芯片U1-1的第7脚(输出端)电平翻转为低电平GND;低电平再次经电阻R1、R2反馈到U1-1的第5、6脚,同时电容C4的电压经电阻R2泄放到GND,又回到了初始上电的状态,比较放大器芯片U1-1的第6脚经电阻R6给电容C4充电再次出现了一个逐渐上升,又突然下降的电压。由于比较放大器芯片U1-2的第3脚(正相输入端)与比较放大器芯片U1-1的第6脚相接。比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的高电平宽度变化随U1-2的第2脚的电位变化而变化。由于比较放大器芯片U1-2的第3脚(正相输入端)输入的是一个固定锯齿波,如果提高比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)电位,则(正相输入端)需要较高的电压(锯齿波的靠顶部)才能使比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出高电平,但是越到锯齿波的顶部,输出的高电平时间越短;则比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的PWM输出越窄。如果降底比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)电位,则(正相输入端)较低的电压(锯齿波的靠底部部分)也能使比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出高电平,此时锯齿波的越靠底部,输出的高电平时间越长;则比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的PWM输出越宽。这样只要调节比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)的电位则达到了PWM调节的目的。RT是一个带开关的电位器,并且电位器可调端与开关串联,当开关打接通后+DC-IN直流电源电压VCC经电阻R8,三极管Q4经RT开关和可调电阻,经电阻R4,电容C2形成三极管Q4有基极电流,三极管Q4导通,三极管Q4导通后的集电极电流再经R9给三极管Q3的基极提供电流使三极管Q3导通,三极管Q3导通再使三极管Q4导通,起到一个锁定的作用,由于有三极管Q3射极的反馈电阻R10,使三极管Q3基极电压提升,这个电压让三极管Q1导通,并让继电器K1吸合。+DC-IN直流电源经继电器K1触点电源VCC,给比较放大器芯片U1-1、U1-2和负载供电。当调节RT可调电阻时,+DC-IN直流电源经三极管Q4经RT开关和可调电阻再到三极管Q3的集电极再到三极管Q3的发射极到电阻R10再到GND形成回路,比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)经电阻R5接到可调电阻的可调端,当改变可调电阻的可调端时,可调端的电位也随之改变,达到PWM调节的目的,同时电容C2稳定比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)的电位,防止可调电阻的接触或其它干拢而影响比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)的电位。当调制好的PWM由比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出,其输出的电流较小,需经过电流放大后才能驱动电机。当比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的PWM高电平经电阻R12给三极管Q2的基极,三极管Q2导通,电源VCC经三极管Q2的集电极再经电阻R13、R14驱动场效应管TR2、TR3的栅极G,使驱动场效应管TR2、TR3导通驱动电机。当比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的PWM低电平经电阻R12给三极管Q2的基极,三极管Q2截止;另一路经二极管D6再经电阻R13、R14把场效应管TR2、TR3的栅极G电压拉低,使场效应管TR2、TR32截止。
以上所述,仅为本实用新型较佳的具体实施例,但本实用新型的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内,根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变,都属于本实用新型的保护范围。