基于PWM技术的电动跑步机电源设计

南京工程学院课程设计说明书成绩题目直流电动机脉宽调速系统设计课程名称电力电子技术院（系、部、中心）电力工程学院专业建筑电气与智能化班级建筑电气091学生姓名陈曦学号206091034设计时间2011.12.12~12.24设计地点电力工程实践中心8-319 指导教师陈刚廖德利2011 年12 月南京1．课程设计应达到的目的电源和驱)驱动电源及控制用小功率开关电源。

其目的是通过对实际电力电子装置的设计、制作和调试，深化和拓展课程所学知识，提高工程实践能力。

动是电力电子技术的两大主要应用领域。

课程设计的主要任务是设训一和实现一个直流电动机的脉宽调速(直流PWM)2．课程设计题目及要求设计题目：直流PWM驱动电源的设计设计要求：课程设计的主要任务是设计一个直流电动机的脉宽调速（直流PWM）驱动电源。

DC-DC变换器采用H桥形式，控制方式为单极性。

被控直流永磁电动机参数：额定电压20V，额定电流1A，额定转速2000rpm。

驱动系统的调速范围：大于1：100，电机能够可逆运行。

驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。

主要设计要求如下：1.阅读相关资料，设计主电路和控制电路，用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原理图。

2.采购器件，装焊控制电路板。

3.在实验室进行装置调试。

4.设计成果验收。

5.整理设计文件，撰写设计说明书。

6.设计的成果应包括:用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原理图，电路设计过程的详细说明书及焊装和调试完毕的控制电路板。

3．课程设计任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书、图纸、实物样品等要求〕课程设计任务1）主电路的设计，器件的选型。

包括含整流变压器在内的整流电路设计和H桥可逆斩波电路的设计(要求采用IPM作为DC/DC变换的主电路，型号为PS21564)。

2）PWM控制电路的设计（指以SG3525为核心的脉宽调制电路和用门电路实现的脉冲分配电路）。

3）IPM接口电路设计（包括上下桥臂元件的开通延迟，及上桥臂驱动电源的自举电路）。

电动跑步机控制系统的设计摘要：介绍了一种电动跑步机控制系统的结构和控制方法。

该系统采用EM78P459和P89 C52 2个单片机，分别用于电机控制和人机交互，2个单片机之间通过I／O方式通信；在运动控制上，采用基于IGBT管的脉宽调制(PWM)直流调速技术，控制算法采用转速反馈闭环分段PID控制。

对系统的电磁兼容性(EMC)设计进行了介绍。

关键词：电动跑步机；控制系统}PID校正；电磁兼容性0 引言电动跑步机是机电一体化产品，其技术含量主要体现在跑步机专用电机、控制系统、附带的其它功流电机，其额定电压AC220 V，额定电流<O．5 A，带丝杆结构和位置电位器。

右边是人机交互部分，左右2部分通过各自单片机的2个普通i／O口。

经光藕隔离，以高低电平收发方式通信。

此外，仪表部分的十5 V DC电压，由控制板提供的+ 12 V DC电压转换得到。

1．2 调速电路的设计驱动电机的调速电路是系统硬件的核心，如图2所示，采用基于IGBT 管的PWM 直流调速技术[2]。

由于IGBT管集MOSFET管与双极型大功率晶体管的优点于一体，属压控型器件，对栅极驱动电路的要求降低，而且导通电阻低、通断速度快、单管容量大，适合作P WM 的功放管[3]，此处由于IG—BT作为硬性开关工作，因此选择了容量较大的G60N90DG3管，其V CES为900 V，Ic为6O～42 A(对应25～100℃)。

栅极驱动采用了专用芯片MC33153，它带有过流保护和故障输出功能。

在IGBT管的漏一源两极间附加有RCD吸收网络R4C2D2，防止尖峰电压的冲击；用粗铜丝绕成的小电感L。

是为了抑制尖峰电流。

电机的续流二极管Dl为K3060G3。

主电路的性能如何可由IGBT管的源极电压波形来检验，在PWM工作时，应接近理想方波。

系统的PWM 的工作频率为16．45 kHz，由单片机产生。

驱动电机所需的直流电压由220 V交流电压经整流、滤波后得到。

基于PWM控制器和IPM模块的变频电源设计1.摘要：采用智能型、高精度PWM控制器SA866和智能功率模块PS21255,设计了小功率变频电源。

该系统硬件电路简单，器件减少，结构紧凑，具有较高的性价比和灵活的适应性，安全可靠。

1前言随着电力电子技术、微电子技术和控制理论的发展，逆变器的稳定性和可靠性大幅度提高，各种逆变器在各行业中应用十分广泛,变频调速技术发展日新月异。

目前最常用的是采用正弦脉宽调制技术SPWM的变频电源，利用这种变频电源驱动的电力拖动系统，具有效率高、转矩波动小、噪声低、响应快、调速特性好、运行可靠、控制特性优良等优点。

SPWM技术及其控制性能越来越完善，专用PWM集成电路相继问世，在变频电源和调速控制中应用越来越广，使系统电路简单，控制调节方便，具有很高的智能性。

常用的电力电子全控型功率半导体器件有晶闸管、功率场效应管、双极型晶体管等。

功率场效应管具有开关速度高、电压控制实现简单等优点，但是器件导通时压降较大，且电压、电流容量相对较小;双极型晶体管的优缺点则正好与功率场效应管的优缺点相反。

绝缘栅一双极型晶体管(简称IGBT)是功率场效应管与双极型晶体管所形成的复合器件，综合了两者的优点，广泛应用于各种大中型电力电子装置中。

各种分立型功率器件需要设计专门的驱动电路才能实现使器件工作在开关状态并获得较低的动静态损耗的效果。

而随着功率器件工作频率不断提高，分立元件固有的引线电感、寄生电容等对器件造成了更大的电应力，主要表现为过电压、过电流尖峰。

因此在电源设计中采用智能功率模块(IPM)，将功率器件、驱动电路和各种保护电路集成到同一模块内，较好地解决了寄生电感和电容的影响。

IPM模块对电源电路和驱动电路的引线设计进行了优化处理，所以浪涌电压、门极振荡、噪声干扰等问题得到有效控制，能够实现更快的开关速度，降低系统的复杂性并提高系统的可靠性。

2 变频电源的系统结构变频电源的主电路采用交一直一交电压型变频电路,主要由整流、滤波、逆变组成。

直流电机PWM闭环调速系统摘要：推出一种使用单片机的PWM直流电机闭环调速系统。

本系统结构简单，价格低廉，在实际应用中效果良好。

采用硬件电路实现直流电机闭环调速系统已在实践中应用多年，其硬件组成复杂，调整困难，缺乏控制的灵活性。

本文介绍的直流电机PWM闭环调速系统，使用低价位的单片微机89C2051为核心，实现闭环控制，并可进行数字显示和速度预置，方便了使用。

电机调速采用脉宽调制方式，与晶闸管调速相比技术先进，可减少对电源的污染。

本系统已用于健身跑步机调速，工作可靠，使用效果良好。

图1是本系统的线路图，主要有PWM信号发生、闭环调速微机控制、直流电机驱动等几部分组成。

1 PWM 信号发生电路PWM波可由具有PWM输出的单片机(如80C198等)通过编程产生，也可采用PWM专用芯片来实现。

PWM波的频率太高时，对直流电机驱动的功率管要求太高，太低时产生电磁噪声较大。

实践应用中PWM波的频率在18kHz 左右效果最好。

经综合分析，本系统采用两片4位数值比较器4585和一片12位串行计数器4040组成了PWM信号发生电路。

两片比较器U3、U2的A组接4040计数输出Q2～Q9端，B组接单片微机的P1端口。

改变P1端口的输出值，可使PWM 信号的占空比产生变化，进行调速控制。

计数器4040的计数输入端CLK接单片机2051晶振的振荡输出XTAL2。

晶振选用18MHz时，经QO～Q2的8分频，Q2～Q9的256分频，产生的PWM波形的频率为17．6kHz，适合光耦及功率开关管的合理工作范围。

计数器4040每来8个脉冲，其输出Q2～Q9加1，当计数值小于或等于单片机P1端口输出值X时，U2的(A>B)输出端保持为低电平，当计数值大于X时U2的(A>B)输出端为高电平。

随着计数值的增加，Q2～Q9由全“1”变为全“O”时，(A>B)输出端又变为低电平，这样，在U2的(A>B)端得到PWM的信号，其占空比为(255-X/255)×100％，改变X值可改变PWM信号的占空比，进行直流电机的转速控制。

摘要现代变频电源以低功耗、高效率、电路简洁等显著优点而备受青睐。

变频电源的整个电路由交流-直流-交流-滤波等部分构成，输出电压和电流波形均为纯正的正弦波，且频率和幅度在一定范围内可调。

随着高性能DSP控制器的出现，逆变电源的全数字化控制成为现实。

数字控制系统具有集成度高、抗干扰能力强、控制灵活、可实现先进的控制算法和便于实时控制等优点。

采用DSP作为逆变器的控制核心，可以用软件很容易地实现灵活、准确的在线控制与全部故障检测。

本文研究了基于PWM正弦波电源的设计。

文章首先对逆变系统基本结构和控制策略作了详细的介绍，在此基础上选择了重复控制作为本信号电源逆变器的数字控制方式，对重复控制逆变器的稳定性、稳态误差进行了分析。

阐述了逆变系统的工作原理，分析了逆变系统中最常用的正弦脉宽调制方法及其产生办法，以及模拟、数字控制电路控制方法的优缺点。

接着对双极性SPWM控制方式和单极性SPWM控制方式作了比较。

经过比较，选用了实际滤波效果较好的单极性SPWM控制策略，并详细论述了其单边与双边SPWM的产生方法以及各自的控制方法。

根据逆变电源的技术要求，提出了硬件电路中各部分的设计方案，完成了系统的软硬件设计，硬件系统包括全桥主电路设计、以DSP为核心的逆变控制系统、采样调理、驱动保护等，给出了各单元电路设计。

控制系统软件则重点阐述逆变器数字控制系统主要环节的设计，给出了软件的总体结构、SPWM波形的实现，生成数字正弦基准，实现逆变器逻辑控制功能，即对逆变器的保护、监测进行控制等。

利用 MIATLAB和 SIMULINK仿真软件建立了逆变器的仿真模型，用以验证控制方案的可行性和有效性。

其研究和分析的结果为逆变器的数字化控制的研究、完善和应用建立了基础。

利用仿真工具软件对所设计的电力电子设备进行仿真，有利于缩短产品的设计时间，有于提高产品的可靠性。

关键字：逆变器；数字控制；SPWMABSTRACTModern frequency power to low power, high efficiency, simple circuit which favored some obvious advantages. The circuit consists of Power Supply AC - DC - AC - filtering parts, the output voltage and current waveforms are pure sine wave, and the frequency and amplitude adjustable within a certain range. With the emergence of high-performance DSP controller, power inverter digitalcontrol become a reality. Digital control system with integrated high anti-interference capability, flexible control, advanced control algorithms can be realized and the advantages of easy real-time control. Inverter using DSP as the control core, you can easily use the software flexible, precise control and full-line fault detection.This article introduces digital control technologies of a single-phase SPWM inverter based on TMS320LF2407.firstly, the basic structure and the control strategyof the inverter system have been introduced, then selects repetitive control strategy asthe control strategy for the inverter. Secondly, the bipolar SPWM control strategy and the univocal SPWM control strategy have been compared. Thirdly, according to the technique request of the inverter power supply, thepaper put forward the project of the hardware electric circuit and the control electriccircuit that is exceptionally introduced, accomplishes the designs of system softwareand hardware. The software carries out output wave control, creates digitalsinusoidal norm and implements logical control functions of inverter that is, inverter protecting, monitoring and measurement and so on.The inverter simulation model is established by the simulation software of MATLAB and SIMULINK, which is used to validate the feasibility of every controlstrategy. The research in the dissertation, to some extect has paved a way for thefurther research, improvement and application in the digital control of inverter.Putting the simulation software into use in the process of the electric equipmentsdesign, It is good to reducing the time of the products design, and it is also benefit to improving the reliability of the products.Key Words:Inverter; Digital control; SPWM目录第1章绪论 (1)1.1逆变器主要模拟控制技 (1)1.1.1电压型控制技术 (1)1.1.2单周期控制技术 (2)1.1.3数字化控制 (3)1.2数字控制的优越性 (3)1.3逆变电源数字控制方案 (4)1.4本文研究的主要内容 (5)第2章逆变系统基本结构及控制策略 (6)2.1系统主要功能的实现 (6)2.1.1逆变系统基本结构 (6)2.1.2 PWM信号的产生方式 (7)2.2SPWM控制技术及其原理 (8)2.2.1 SPWM 控制的基本原理 (8)2.2.2全桥逆变器的控制方式 (8)2.2.3 SPWM 控制脉冲的实现方法 (11)2.3重复控制技术 (13)2.3.1重复控制器的结构 (14)2.3.2 周期延时环节 (14)2.3.3 补偿器C(z) (14)2.4本章小结 (15)第3章系统硬件电路设计 (16)3.1电源的整体结构和工作原理 (16)3.2逆变电源主电路设计 (17)3.2.1主电路结构选择 (17)3.2.2全桥式主电路设计 (17)3.3逆变控制系统的硬件架构 (18)3.3.1控制系统总体设计 (18)3.3.2电平转换电路 (19)3.3.3时钟电路 (19)3.3.4复位电路 (19)3.3.5采样及信号调理电路 (20)3.3.6驱动电路 (21)3.3.7保护电路 (22)3.3.8系统的抗干扰设计 (23)3.4本章小结 (24)第4章系统软件实现 (25)4.1DSP系统软件设计 (25)4.2系统软件设计流程图 (26)4.2.1初始化模块 (27)4.2.2定时器中断服务模块 (28)4.3SPWM信号的产生 (29)4.3.1事件管理模块 (29)4.3.2三角波载波的生成 (29)4.3.3基准正弦信号生成 (29)4.3.4 PWM信号生成 (30)4.3.5产生驱动波形SPWM的程序流程图 (31)4.4A/D采样部分 (31)4.5重复控制部分 (33)4.6PI调节部分部分 (33)4.7本章小结 (34)第5章逆变电源的仿真 (35)5.1系统仿真模型的建立 (35)5.2仿真结果 (36)5.3本章小节 (38)第6章全文总结 (39)6.1本文的主要工作 (39)6.2展望 (39)致谢 (40)参考文献 (41)附录 (42)第1章绪论随着网络技术的发展，对逆变电源的网络功能也提出了更高的要求。

一、电机调速控制模块：方案一：采用电阻网络或数字电位器调整电动机的分压，从而达到调速的目的。

可是电阻网络只能实现有级调速，而数字电阻的元器件价钱比较昂贵。

更主要的问题在于一般电动机的电阻很小，但电流专门大；分压不仅会降低效率，而且实现很困难。

方案二：采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。

那个方案的长处是电路较为简单，缺点是继电器的响应时刻慢、机械结构易损坏、寿命较短、靠得住性不高。

方案三：采用集成芯片L298N 。

L298N是SGS(通标标准技术服务有限公司)公司的产品，内部包括4通道逻辑驱动电路。

是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。

其有控制精度高、稳固性好、响应速度快等长处，利用它和PWM技术可控制驱动电流大小以达到电机速度的调整。

兼于方案三调速特性优良、调整光滑、调速范围广、过载能力大，因此本设计采用方案三。

二、电机测速模块方案一：利用霍尔传感器。

霍尔传感器是利用霍尔效应实现磁电转换的一种传感器，它具有灵敏度高，线性度好，稳固性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有超级重要的地位。

对测速装置的要求是分辨能力强、高精度和尽可能短的检测时刻。

其对硬件电路要求也要高。

方案二：利用光电码盘。

光电码盘是由光学玻璃制成，在上面刻有许多同心码道，每一个码道上都有按必然规律排列的透光和不透光部份。

工作时，光投射在码盘上，码盘随运动物体一路旋转，透过亮区的光通过狭缝后由光敏元件同意，光敏元件的排列与码道一一对应，对于亮区和暗区的光敏元件输出的信号，前者为“1”，后者为“0”，当码盘旋转在不同位置时，光敏元件输出信号的组合反映出必然规律的数字量，代表了码盘轴的角位移。

但其利用较麻烦，准确度与反映速度不高。

对软件方面要求也高。

方案三：利用光电开关GK105。

光电开关（光电传感器）是光电接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。

基于PWM控制的数字直流电机调速器电路设计及优化数字直流电机调速器是一种广泛应用于工业和家居领域的电子装置，用于控制直流电机的转速。

本文将介绍基于PWM控制的数字直流电机调速器电路的设计及优化。

首先，我们需要了解PWM控制的原理。

PWM（Pulse Width Modulation）是一种通过改变信号的脉冲宽度来控制电压或电流的方法。

在数字直流电机调速器中，PWM信号的频率一般在几十千赫茨到几百千赫茨之间，脉冲宽度则决定了直流电机的转速。

设计数字直流电机调速器电路的第一步是选择合适的PWM控制器。

一款优秀的PWM控制器应具备以下特点：稳定性好、响应速度快、输出能力强、电源抗干扰能力强等。

常见的PWM控制器有NE555、TL494、UC3842等。

根据具体需求，选择适合的控制器，并结合电机参数进行匹配。

接下来，我们需要设计驱动电路。

驱动电路的主要功能是将PWM控制信号转化为适合电机驱动的电流。

常用的驱动器有MOS管（MOSFET）和功率集成电路（IC）。

MOS管驱动电路简单，成本低，适合驱动小功率的直流电机；功率集成器件具备保护功能，驱动大功率直流电机效果更佳。

根据实际需求，选择合适的驱动电路。

在设计PWM控制电路时，还需要考虑反馈电路。

反馈电路用于监测电机的转速，并根据设定值与实际转速之间的偏差，调整PWM控制信号，实现闭环控制。

常用的反馈元件有光耦、霍尔传感器等。

反馈电路的设计应根据电机特性和转速要求进行。

另外一个重要的设计考虑因素是保护电路。

保护电路用于保护电机和整个调速器电路免受过流、过压、过热等问题的影响。

例如，过流保护可以通过电流传感器来实现，一旦电流超出安全范围，保护电路将切断电源，以保护电机和电路的安全。

在完成基础设计后，我们可以进行电路的优化。

优化的目标是提高效率、降低热损耗和减小体积。

一种常用的优化方案是使用变频调速技术，通过控制PWM的频率来改变电机的转速。

此外，选择合适的元件与电路布局，减少功率损耗和信号干扰也是优化的关键。

跑步机电源控制器的设计一、跑步机电源控制器的发展和研究状况1996年之前，电动跑步机都是国外产品，进入家庭的大都是由自行车厂改制的生产厂制造的机械跑步机。

1993年以后，随着国际产业结构的调整，韩国企业向我国转移，首先是山东祥和集团公司于1995年生产出了全部为自制部件的家用电动跑步机。

国外市场上，据电跑分销商预测，美国是电动跑步机的需求大国，年需求量在300万台以上，其次是欧洲各国，年需求量在100万台以上。

在亚洲，南韩则是电跑消费市场的龙头老大，其数量甚至已经远超日本。

中国市场是电动跑步机的后起之秀，虽然基数不是太大，但市场成长性极好，年市场增长率超过80%，因此，电跑市场已经成为各大运动器材厂商的兵家必争之地。

值得注意的是，全球的电跑市场，台湾OEM产品占据了半壁江山，因此，跑步机不仅仅是国内市场，而且是包括台湾电跑制造商和国外市场的国际市场，在亚洲，尤其是南韩市场。

总体来讲，国内各健身器材企业生产的产品在性能等各方面已经达到国际水平，在精细程度和人性化设计上也已经大幅度提高。

并且国产品牌具有适合国人身体结构特点、价位适中、符合国人审美观点等优势，而国外品牌的产品往往存在价格较高、售后服务会受到局限等不利之处。

另外，许多国外的厂家并不生产多功能型产品。

近年来国内的跑步机产品在其价格和适用性方面逐渐体现出了其优势。

二、跑步机电源控制器的具体设计（一）跑步机电源控制器具有的功能如下：1.具有时间、速度、距离、热量的界面显示；2.具有手动速度调整、速度滑键直选和手动坡度调整、坡度滑键直选及坡度显示功能；3.可以实现四个速度程序、五个速度、坡度混合程序、一个自编程序的操作；4.能够检测心率，LCD显示器上心率表显示当前心率值；5.具有安全开关、功放、音量控制、跑步机折叠与平放功能；6.对电机的工作状况有温度保护和电流保护功能；7.具有故障检测功能；（二）研究思路和方法整个跑步机控制系统可分为两大部分，一部分是使用者直接操作的操作面板（主CPU区），另一部分是起控制作用的电源板（控制CPU区）。

任务书I、毕业设计(论文)题目：电动跑步机的设计II、毕业设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：电动跑步机，又名电动跑台，是多年来国际流行的大众健身器材，通过电机带动跑带使人以不同的速度被动地跑步或走动。

由于电动跑步机上的电子辅助装备功能非常多，锻炼者可体验不同的跑步环境，如平地跑、上坡跑、丘陵跑、变速跑等，个人可以根据自己的锻炼目的进行锻炼。

在此要求本设计1）能实现跑步机的基本功能：构建一条运动的跑道（跑步带），跑道的运动方向与运动者的跑动方向相反，但速度必须自动保持一致，这样就使得运动者能够在原地进行跑步锻炼2) 对使用直流电动机驱动跑步带，使用脉冲宽度控制（PWM）方式实现调速。

3) 要有减震装置4) 适当添加别的运动功能，如扭腰盘和仰卧起坐I I I、毕业设计(论文)工作内容及完成时间：1. 查阅相关资料，外文资料翻译（6000字符以上），撰写开题报告。

第1周—第2周2. 整体方案设计第3周—第4周3. 结构详细设计第5周—第8周4. 绘制装配图及其各零件工作图第9周—第12周5. 编制设计说明书第13周6. 撰写毕业论文第14周—第16周7. 答辩准备及毕业答辩第17周Ⅳ、主要参考资料：[1] 机械设计实用手册编委会编. 机械设计实用手册. 北京: 机械工业出版社, 2009[2] 吴宗泽主编. 机械设计师手册. 北京: 机械工业出版社, 2009[3] 徐灏主编，机械设计手册.北京：机械工业出版社，1995.12[4] 李克永.化工机械手册. 天津: 天津大学出版社，1991.5[5] Mechanical design and systems handbook. New York: McGraw-Hill Book Co., 1985多功能电动跑步机设计开题报告1. 选题依据调查发现，当今城乡一体化发展进程加快，往后l0年，城市人口数量将会越来越大，城市的生活将会变得越来越拥挤，体育锻炼对城市生活的人们来讲，将会变得越不易寻找到适合的场所，人们势必都会寻找更方便地锻炼方式，不论是场地要求，还是锻炼效果上都要找到合适的方式，使用跑步机跑步，势必会变成大多数都市人的选择。

摘要速度对任何一个运动体来说都是一个至关重要的物理量，如何快速方便地进行速度调节是我们一直需要探索的问题。

这份课程设计采用的是直流PWM调速双闭环控制系统，该调速系统是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。

PWM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。

由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技成为PWM控制技术发展的主要方向之一。

这份课程设计对于PWM设计的各个方面进行了简要阐述，并进行了Proteus仿真以及Matlab中的Simulink仿真，去的了较好的结果。

关键词：PWM调速；Proteus仿真；Matlab ；双闭环目录1 绪论 (3)2 设计总要求 (4)2.1设计已知参数 (4)2.2设计具体要求 (4)3 控制电路设计 (4)3.1直流调速系统控制方案的选择 (4)3.2 电流环设计 (5)3.2.1 电流调节器的设计 (6)3.3 转速调节器 (7)4 主电路设计 (8)4.1 PWM调速系统主电路形式选择 (8)4.1.1 T型PWM变换器电路 (8)4.1.2 H型PWM变换器电路 (9)4.2 PWM调速系统开关电路形式选择 (13)4.3 H型双极性逆变器的驱动分析 (14)5 频率电压转换设计 (17)6 脉冲分配及功率放大电路设计 (17)7 PI调节器设计 (18)8 三角波发生器设计 (19)9 Matlab仿真结果 (20)10 设计总结 (21)参考文献 (23)1绪论转速是机械运动里面的一个至关重要的物理量，如何更好更快捷方便的调节速度是人们长期以来一直探索的重要方向。

基于PWM技术队开关电源的设计开关电源摒弃与工频变压器，电源在电力电子器件在关闭状态下工作，传统的开关电源，整体效率是非常高的。

由于其体积小，重量轻，效率高，因而发展十分迅速增长的应用范围。

本文是电流开关电源设计的发展趋势完成后, 建立一个反激式转换器主电路设计输入整流/滤波部分，控制器，输出整流滤波电路，反馈网络，启动和电源集成电路和保护电路，然后结合这些部分来完成系统的设计。

低成本，高精度的电路设计。

UC3844是一种高性能的固定频率电流模式控制器。

集成电路的特征在于振荡器，温度补偿的参考，高增益误差放大器，电流检测比较器，和高电流图腾柱输出，它非常适合用于驱动功率MOSFET。

这个开关电源可用于AV85-240V输入电子产品。

这个特殊的开关电源可以提供25-150W的功率输出，它可以在办公室小型分组交换机（PBX）等产品中使用。

关键词：开关电源；PWM;反激变换器PWM switching power supply design technology basedAbstract：The switching power supply has cancelled the conversion depressor that traditional power sources adopt. In power supply，electronic device works in soft switch condition，so the entire efficiency to be very high. Because the volume is small，the weight is light and the efficiency high thus it develops extremely rapidly，the application of the soft switching power supply expands day by day. This paper is a combination of current trends switching power supply design is completed,the paper is mainly built using fly-back converter main circuit.The design consists of six parts:input rectifier /filter section，controller，output rectifier and filter circuit，feedback network,start-up and integrated power supply circuit and protection circuit, then these parts together to complete the system design The circuit design of low cost and high accuracy.UC3844 is a high performance fixed frequency current mode controller，The IC features，with the oscillator, temperature compensated reference，high gain error amplifier, current comparator and high current sampling totem pole output，is ideal for driving power MOSFET devices. This switching power supply can be used for AV85 〜240V input of electronic products. This particular switching power supply can provide 25 〜150W output power, can be used in the office of small packet switches (PBX) and other products.Key Word： Switch Power Supply； PWM； Fly-back converter第1章绪论 (1)1.1开关电源的发展状况 (1)1.2我国开关电源历程 (2)1.3开关电源的技术发展趋势 (3)1.4本文研究的目的 (5)第2章开关电源原理分析 (6)2.1开关电源基木工作原理 (6)2.2开关电源的分类 (6)2.3开关电源的优缺点 (8)2.3.1开关电源的优点 (8)2.3.2开关电源的缺点 (8)2.4 1）觀开关电源的基本原理 (9)第3章方案选择与经济性分析 (11)3.1电容充电器的种类介绍 (11)3.2反激变换器工作原理 (12)3.2.1DCM模式下的反激变换器原理与基本关系 (13)3.2.2CCM模式卜'的基本原理与基本关系 (17)3.3其他各种隔离式变换器的工作原理与比较 (18)3.3. 1正激电路 (18)3.3.2推挽电路 (20)3.3.3半桥电路 (21)第4章电源系统设计 (23)4.1技术指标及主要参数计算 (24)4.2输入整流器/滤波器部分的设计 (26)4.2. 1 EMI 滤波器 (27)4. 2.2浪涌抑制部分 (27)4.2.3单相桥式整流电路和电容滤波电路 (27)4.3控制器 (30)4.4反馈网络 (35)4.5启动和集成供电电路的设计 (36)4.6保护电路 (37)组仑 (39)翻、t (40) (41)第1章绪论1.1开关电源的发展状况开关电源电力电子技术属于他的使用功率变换器通过电源转换电能的转换, 他能满足各种电源的要求。

沈阳工业大学数电课程设计论文题目：跑步机电路设计学院：专业班级：学生姓名：指导教师：目录1.课程任务 (3)2.设计要求 (3)3.实验目标 (3)4.方案论证 (3)5.选件 (4)6.实验原理 (5)(1)脉冲产生电路 (5)（2）分频电路 (6)（3）计数器电路 (7)（4）译码显示电路 (9)7．调试过程 (10)8.课程问题和建议 (12)9.参考文献 (13)1.课程任务：跑步机电路设计2.设计要求：（1）该跑步机电路有清零功能，有计时功能，有暂停键，可以显示。

（2）有两个档位开关，分别为一步一秒、一步两秒。

（3）档位开关打开同时，开始计时。

计时显示最高为1′59″。

（4）步数累计显示。

3.实验目标：根据设计要求，作出相关设计原理图，并选择器件连接电路。

4.方案论证：脉冲电路产生的秒脉冲驱动计数器进行计数，产生BCD码驱动译码器译码，产生的译码通过数码管进行显示，电路的清零与暂停将通过计数器的特性进行设计。

总体框图1总体框图25.选件电路板一个，USB接口一个，芯片555一个，74LS74一个，74LS160六个，74LS48六个，74LS20一个，74LS04一个，74LS08一个，数码管6个，自锁开关2个，单刀双掷开关2个，300Ω电阻42个，24KΩ电阻2个，10uF电容一个，10nF电容一个，导线若干。

6.实验原理总电路图：（1）脉冲产生电路图为由555定时器外接电阻、电容组成的多谐振荡器。

电源Vcc 经电阻R1、R2向电容C1、C2充电。

当电容C1上的电压上升到电路的上线阈值电压2Vcc/3时，电压比较器C1输出高电平，使电路的输出端u0为低电平，这时电路内部的放电开关导通，使电容C1经电阻R2通过放点端放点。

当电容电压下降到触发电压Vcc/3时，使得电路内部的电压比较器C2输出高电平，从而定时器输出u0由“低”变“高”，并使放电开关断开。

重复上述过程，电路产生振荡。

由题意可知，步速为1秒1步和1秒2步，因此需产生2Hz振荡频率，再由74LS74分频得到1Hz 频率。

跑步机启停控制系统设计
跑步机启停控制系统是一种常见的电气控制系统，其主要功能是控制跑步机的启停和运行速度。

下面是一种简单的跑步机启停控制系统设计方案：
1. 电源系统：跑步机的电源系统通常采用交流电源，需要配备适当的保险丝和断路器来保证电路的安全可靠性。

2. 控制系统：跑步机的控制系统通常采用微处理器或单片机等数字电路控制，通过控制跑步机的电机来实现速度调节和启停控制。

控制系统需要配备电源电压检测、电机过载保护、速度反馈等功能。

3. 速度控制系统：跑步机的速度控制系统通常采用脉冲宽度调制（PWM）技术，通过调节电机的电压和频率来实现速度控制。

速度控制系统需要配备速度传感器和速度反馈回路，以确保跑步机的速度精度和稳定性。

4. 显示系统：跑步机的显示系统通常采用液晶显示屏或LED数码管等显示装置，可以显示跑步机的速度、时间、距离、卡路里等参数。

5. 控制面板：跑步机的控制面板通常采用触摸屏或按键控制，可以实现启停、速度调节、模式选择等功能。

控制面板需要与控制系统、速度控制系统和显示系统等配合工作，以实现跑步机的全面控制。

总之，跑步机启停控制系统设计需要考虑到电气安全、控制精度和用户友好性等多方面因素，以确保跑步机的安全可靠性和使用体验。

天津理工大学自动化学院课程设计报告题目：双极模式直流PWM电动机驱动电源的设计学生姓名许彪_____________ 学号20120775年级 __________ 2012 班级 _________指导教师陈鹏专业电气工程及其自动化1.课程设计文本材料包括设计报告、任务书、指导书三部分，其中任务书、指导书由教师完成。

按设计报告、任务书、指导书顺序装订成册。

2.学生根据指导教师下达的任务书、指导书完成课程设计工作。

3.设计报告内容建议主要包括：设计概述、设计原理、设计方案分析、软硬件具体设计、调试分析、总结以及参考资料等内容。

4.设计报告字数应在3000-4000字，图纸设计应采用电子绘图。

文字规范，正文采用宋体、小四号，1.25倍行距。

5.课程设计成绩由平时表现（30%、设计报告（40%和答辩成绩（30% 组成。

课程设计评语及成绩汇总表设计概述1主电路设计说明1.0主电路设计说明二极管整流桥把输入的交流电变为直流电。

四只功率器件构成H桥，根据脉冲占空比的不同，在直流电机上可得到正或负的直流电压。

主电路作为电能变换的功率平台已事先已经由学校做好做好，因此主电路部分只需要进行理论设计，而不用实际制作。

主电路设计原理图如图1所示。

该电路由两部分构成：单相不控桥式整流电路和全桥全控可逆斩波电路。

交流市电220V经变压器降压后通过四只二极管构成的整流桥整流为直流电，经电容滤波后可作为直流电压源，作为主电路的工作电源及控制电路的稳压电源输入电压。

闭合开关S1、S2,四只功率器件（如IGBT）构成的H桥斩波电路在PWM脉冲驱动信号控制下，根据占空比的不同，在电机两端产生或正或负、电压值不等的驱动电压，从而控制电机的正反转及调速。

双极式H型可逆PW变换器的电路原理图中四个功率场效应管的基极驱动电压分为两组。

VT1和VT4同时导通和关断，其驱动电压Ub1=Ub4 VT2和VT3同时动作，其驱动电压Ub2=Ub3=—Ub1。

2011 年12月南京目录一．PWM驱动电源的设计 (1)1.课程设计目的 (2)2.控制对象 (2)3.课程设计任务 (2)4.整体方案设计 (2)二．主电路的设计 (3)1.主电路设计要求 (3)2.整流电路设计 (4)3.H型逆变桥电路设计 (4)4.设计计算 (4)三．控制电路设计 (5)1. H型单极模式同频可逆直流PWM控制原理 (5)2.脉冲调制电路 (5)3.脉冲分配电路 (6)4.自举电路 (7)5.控制电源噪声滤波器电路 (8)6.稳压电源电路 (9)四．调试过程的详细记录及实验结果讨论 (9)1.调试过程 (9)2.调试结果及分析 (10)五．收获与体会 (13)六．附录 (14)1.课程设计原理图 (14)2.元器件清单 (16)3.实物附图 (17)H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源的设计1、课程设计目的电源和驱动是电力电子技术的两大主要应用领域。

课程设计的主要任务是设计和实现一个直流电动机的脉宽调速（直流PWM）驱动电源及控制用小功率开关电源。

其目的是通过对实际电力电子装置的设计、制作和调试，深化和拓展课程所学知识，提高工程实践能力。

2、控制对象直流PWM驱动电源的设计技术指标:被控直流永磁电动机参数:额定电压20V,额定电流1A,额定转速2000rpm。

驱动系统的调速范围:大于1: 100。

驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。

3、课设设计任务1.阅读相关资料，设计主电路和控制电路，用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原理图。

2.采购器件，装焊控制电路板。

3.在实验室进行装置调试。

4.设计成果验收。

5.整理设计文件，撰写设计说明书。

6.设计的成果应包括:用PROTEL绘制的主电路和控制电路的原理图，电路设计过程的详细说明书及焊装和调试完毕的控制电路板。

4、整体方案设计本文设计的H型单极性同频可逆直流PWM驱动电源由四部分组成：主电路，H型单极模式同频可逆PWM控制电路，IPM接口电路及稳压电源。