利用555定时器实现宽范围脉宽调制器(PWM)

来源：大鱼游戏官网    发布时间：2025-12-04 22:13:19

  利用555 定时器实现宽范围脉宽调制器(PWM) 脉宽调制器(PWM)常常用在开关电源(稳压) 中,要使开关电源稳压范围宽( 即输入电压范围 大)，可利用555 定时器构成宽范围PWM 。 仅需把一个二极管和电位计添加到异步模式运转的555 定时器上，就产生了一个带有可调效 率系数为1%到99% 的脉宽调制器(图1)。它的应用包括高功率开关驱动的电动机速度控制。 (原文件名:555_Figure_01.gif) 图1：在555 定时器电路中增加一个二极管和电位计可构成一个宽范围PWM 这个电路的输出可以驱动 MOSFET 去控制通过电动机的电流，达到平滑控制电动机速度 90%左右。这也应用于灯光的控制，灯光的强度可得以有效控制。 另一个应用是在开关式电源。PWM 调整允许一个可变的输出电压。可通过555 定时器(5 个 引脚)VC 终端的反馈来调节电压。一个超过调节阈值限制的输出电压将提前结束基于周期循 环的PWM 信号，以维持输出电压的稳定。微处理器能够最终靠数字电位计直接调节PWM 去 控制电动机速度、灯光强度或者电源输出电压。对于周期因子(DF)： (原文件名:555_Figure_03.gif) 其中， (原文件名:555_Figure_04.gif) 而α是终端２和终端１之间电阻与终端3 和终端１之间电阻的比值。选R3=R1 ，R2=100×R1 ， 这时DF 为1%至99% 。如上所述，数字电位计能代替R2 。通过的电流有限是在该应用中 使用数字电位计的主要约束。对于一个 100kΩ的数字电位计，R1 和R3 能够达到 1kΩ，则 峰值电流为5mA 。 标准二极管可在递减线性下当作D 来使用。对于理想的二极管，k=0.693 ，则有： (原文件名:555_Figure_05.gif) DF 和α 之间为线 显示了当α 变化时VOUT 的波形。 (原文件名:555_Figure_02.gif) 图2 ：这三个波形显示了VOUT 如何随α 变化而变化。 作者：Henry Santana，Kavlico Corp ============= 呵呵，原来在 8 楼就有详细的解释 这里 br br (原文件名:图2.gif) ============= 老外的图，是不是比3.2.3a 少接一个VD2 ？ 阿莫的楼主位公式是不是应该改成3.2.3b 那样？ 我自己觉得,有了光偶就可以省掉74HC14.有了HC14 就可以省去光偶. 74HC14 换成CD40106 如何?这样就不用额外的5V 电源了. C2 容量较大,是否在7812 上并联反向二极管较为保险. 印象中的555 第3 脚,好象拉电流能力强,输出电流好象很弱 有一个小细节，有人能解释吗？ IRFZ48N 的GS 我加入 了1K 的电阻，是作为GS 快速释放 电荷使用的。将它换成 10K 或 100K ，用示波器看G 极的极形，会在上升沿有一个1.4V 左右的小尖峰。 将R3 电阻焊走，这个小尖峰就会消失，G 极上便能测得比较完美的脉冲波。 ******************************************************************************* ** 加了这个电阻,关断比较快, 自然有过冲了.所以有一些时候速度过快也不是件好事 1. HC14 不能省。来自PC 并口，或运动控制卡的信号会有差异。HC14 将这类信号全部转成 标准的TTL 电平。 有了标准的TTL 电平，才能更可靠与没有意外的控制光偶。 2. 5V 供电是来自接口板。配合光偶，才能产生地线隔离效果。也就是说，这5V 电压，是 完全与12V 隔离的。 12V 是来自主轴电机的降压。 我们的雕刻机，隔离设计很严谨的，保证了我们的电路的稳定性与可靠性。 详情请参考：开源雕刻机的供电方案与光电隔离方案讨论 3. 7812 加入反向二极管的作用，仅仅是在关机的时候，能快还将C2 的电荷放掉。还有其它 用途吗？ 假如没有，其实不加也绝对没问题。 当然，加入感觉严格一点。 4. IRF 的驱动电流不用大。最重要的波形好。我一会展示的波形图片，你就会发现，波形是 很好的 :) 驱动电流我觉得不要太大，否则有过冲时，15V 的稳压管反而可能承受不了。 这个设计，源自国外网站： /elect/pwm/pwm1/ Pulse Width Modulator for 12 and 24 Volt applications 12 和24 伏的脉宽调制器的应用 A pulse width modulator (PWM) is a device that may be used as an efficient light dimmer or DC motor speed controller. The circuit described here is for a general purpose device that can control DC devices which draw up to a few amps of current. The circuit may be used in either 12 or 24 Volt systems with only a few minor wiring changes. This device has been used to control the brightness of an automotive tail lamp and as a motor speed control for small DC fans of the type used in computer power supplies. PWM 能够适用于灯光亮度调节及直流电机的速度控制。在这里讨论的电路能为通用设备提 供几安培的驱动能力。改变一些跳线V 的场合。这个装置能控制 汽车尾灯的亮度，及电脑电源用的直流风扇。 (原文件名:pwm1.gif) Parts 零件清单 U1: LM324N quad op-amp U2: 78L12 12 volt regulator Q1: IRF521 N channel MOSFET D1: 1N4004 silicon diode LED1 Red LED C1: 0.01uF ceramic disc capacitor, 25V C2-C5: 0.1uF ceramic disk capacitor, 50V R1-R4: 100K 1/4W resistor R5: 47K 1/4W resistor R6-R7: 3.3K 1/4W resistor R8: 2.7K 1/4W resistor R9: 470 ohm 1/4W resistor VR1: 10K linear potentiometer F1: 3 Amp, 28V DC fast blow fuse S1: toggle switch, 5 Amps 中文注释的电路图： (原文件名:pwm.JPG) (原文件名:SNAG-0045.jpg) 脉宽调制的全称为：Pulse Width Modulator ，简称PWM 。由于它的特殊性能，常被用作 直流回路中灯具调光或直流电动机调速。这里将要介绍的是利用脉宽调制(PWM)原理制 作的马达控制器(见图 1)。有关电路已经在汽车仪表照明、车灯照明调光和计算机电源散热 风扇方面得到应用。该装置可用于12v 或24v 直流电路中，两者间只需稍做变动。它主要是 通过改变输出方波的占空比，使得负载上的平均接通时间从0-100 ％变化，以达到调整负载 亮度/速度的目的。 技术指标：PWM 频率400Hz ；PWM 功率消耗1.5mA(12V 电源、无负载和LED) ；输出 容量3A(采用IRF521 FET) ；工作电压12V 或24V 。 一、PWM 简介 利用脉宽调制(PWM)方式实现调光/调速的好处是电源的能量能得到充分的利用，电路的 效率高。例如：当输出为50 ％的方波时，脉宽调制(PWM) 电路消耗的电源能量也为50 ％， 即几乎所有的能量都转换为负载功率输出。而采用常见的电阻降压调速时，要使负载获得电 源最大输出功率50 ％的功率，电源必须要提供71 ％以上的输出功率，这其中21 ％消耗在电阻 的压降及热耗上。有时电路的转换效率是很重要的。 此外，采用脉宽调制(PWM)方式能使负载在工作时得到满电源电压，这样有助于克 服电机内在的线圈电阻而使电机产生更大的力矩。 当然，采用脉宽调制(PWM)方式实现调光/调速也有一些不利方面，如电路构成会稍许 复杂，而且有一定的概率会产生一些射频干扰(RFI)，要避免这样的一个问题，在设计时可优先考虑负载与 控制器尽可能放在一起，以免它们之间的连线过长，必要时还可优先考虑在电源处增加滤波器 等方法。 二、工作原理 它主要由U1 （LM324 ）和Q1 组成。 图1 中，由U1a 、U1d 组成振荡器电路，提供频率约为400Hz 的方波/三角形波。U1c 产生6V 的参考电压作为振荡器电路的虚拟地。这是为了振荡器电路能在单电源情况下也能 工作而不需要用正负双电源。U1b 这里接成比较器的形式，它的反相输入端(6 脚)接入电阻 R6 、R7 和VR1 ，用来提供比较器的参考电压。这个电压与U1d 的输出端(14 脚) 的三角形波 电压作比较。当该波形电压高于U1b 的6 脚电压．U1b 的7 脚输出为高电平；反之，当 该波形电压低于U1b 的6 脚电压，U1b 的7 脚输出为低电平。由此我们可知，改变U1b 的 6 脚电位使其与输入三角形波电压进

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