NE555構成的直流電機PWM調速器原理分析

直流電機調速大多使用PWM（脈衝寬度調製）方式實現。

PWM調速實際就是改變通斷電的時間比例，即：占空比（脈衝寬度）可調的脈衝，從時間上積分以後實現控制電流的大小改變電機的轉速。

NE555可以簡便的構成直流電機PWM調速器。下面『機電匠』將向您介紹它的實現原理。

NE555簡介

NE555是8腳時基IC，大約在1971年由Signetics Corporation發布，是當時唯一非常快速且商業化的時基IC，之後的40年間被非常普遍地使用，並且被大眾延伸出許多的應用電路。

NE555性能特點：

僅需簡單的電阻、電容便可完成特定的振蕩延時功能。延時範圍很廣從幾微秒到幾小時都可以實現。

它的工作電源範圍很大，能方便的與TTL，CMOS等邏輯電路配合，即：它的輸入輸出電平均能與這些邏輯電路的高低電平匹配。

它的輸出電流較大，可直接驅動多種自動控制的負載。

它的計時精確度高、溫度穩定性好，而且價格便宜。

NE555 內部邏輯功能框圖

下面將向您介紹NE555構成的直流電機PWM調速器實現原理。

步驟1：間接反饋型無穩態震蕩器

NE555 構成的間接反饋型無穩態震蕩器

震蕩過程：

VCC經過RA和RB給C充電，C電壓上升到觸發電平後觸發翻轉。

觸發翻轉後7腳放電端對地導通，C通過RB對地放電，C電壓下降到複位電平後觸發翻轉。

觸發翻轉後7腳放電端對地阻斷，C通過RA和RB再次充電，回到第1步的動作，周而復始。

電容C充放電時間和頻率計算：

T1（充電時間）=0.693*(RA RB)*C

T2（放電時間）=0.693*RB*C

F（震蕩頻率）=1.443/(RA 2RB)*C

震蕩器用途：

脈衝輸出、音響報警、家電控制、電子玩具、檢測儀器、電源變換、定時器等。

步驟2：占空比可調的脈衝震蕩器

NE555 構成的占空比可調的脈衝震蕩器

震蕩過程：

VCC經過R1和RA"和VD1給C充電，C電壓上升到觸發電平後觸發翻轉。

觸發翻轉後7腳放電端對地導通，C通過RB"和VD2和R2對地放電，C電壓下降到複位電平後觸發翻轉。

觸發翻轉後7腳放電端對地阻斷，C通過R1和RA"和VD1再次充電，回到第1步的動作，周而復始。

電容C充放電時間和頻率計算：

其中RA=R1 RA"、RB=R2 RB』

T1（充電時間）=0.693*RA*C

T2（放電時間）=0.693*RB*C

F（震蕩頻率）=1.443/(RA RB)*C

震蕩器用途：

同上（步驟1）。

步驟3：直流電機PWM調速器

NE555 構成的直流電機PWM調速器

工作原理：

它是一個占空比可調的脈衝震蕩器。電機M是用它的輸出脈衝驅動的。

脈衝的占空比越大（導通時間越長），則電機的驅動電流越大，轉速快；

脈衝的占空比越小（導通時間越短），則點擊的驅動電流越小，轉速慢。

因此可以條件RP控制占空比，從而調節電機的轉速。

如果電機的工作電流小於200mA，則可以用NE555第3引腳直接驅動；如果電機需要更大的驅動電流，應增加驅動和功放級，以便匹配電機的輸出功率。

圖中VD3是續流二極體，在功放管截止（關斷）期間為電機驅動電流提供通路，既保證驅動電流的連續性，又可以防止電機線圈的自感反向電動勢損壞功放管。

圖中C2和電阻R3是補償網路，它可以使負載呈現出電阻性質。

整個電路的脈衝頻率在3~5KHz之間；頻率太低電機會抖動，太高會因占空比範圍太小使得電機調速範圍減小。

通過這三個步驟的原理實踐，便可構成一個PWM直流電機調速器，有興趣的您，可以親自動手試試。

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作者：小點

素材來源：互聯網收集、機電匠彙編整理

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