直流PWM驱动电源设计(DOC)
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SC5004(设计用直流电源)
调速驱动器脉宽调制（PWM ）信号输出，两象限控制适配部件：驱动器参数通过PC （个人计算机）配置直流有刷与无刷伺服电机环境温度为22o C 。
实际转速由电源电压、负载、电机型号和软件设置等决定。
调速范围可通过软件设置。
PWM 信号调速或其它配置的版本产品可定制。
分辨率的出厂预设值为 512 线。
出厂预设为驱动一对磁极的电机。
驱动两对磁极电机（例如BX4系列）时，必须先通过“FAULHABER Motion Manager ”软件进行配置。
1）2）1）2）3）概述■带绝对式编码器的无刷电机绝大部分FAULHABER 电机进行调速控制。
高，因此调速范围受限。
主要特性■带编码器的有刷电机■过编程扩展板，可自定义驱动参数。
■器的反馈信号执行调速。
刷电机进行调速控制。
■调速精确。
PI （比例与积分）控制器确保精度。
■无编码器的有刷电机■对于不带传感器的电机，可利用反电动势执行调速。
■预设值为其最大容许值。
用这种工作模式，须依照型号，正确设置电机的某些参数。
参数的出厂预设值设置下列参数：对应的统一预设值，所有参数均可根据需要，由用户重新设定。
■PI 参数■限流值用户配置■电机的目标转速■电机所带的编码器分辨率■调速信号类型，模拟电压或PWM 信号动器可配置为各种工作模式，驱动如下电机：■电机最高转速或转速范围■带开关或线性霍尔传感器的无刷电机应用领域传感器的反馈信号执行调速。
化装卸与工具以及各种泵内。
■无传感器的无刷电机（开环调速）备注产品说明书随货提供或从网站 下载。
势开环调速。
并非所有版本的驱动器都支持所有的工作模式，详情参阅说明书。
本工作模式需要相应的硬件支持，由编码器提供电机的绝对位置信号。
该信号同时用以控制电机的换向和调速。
由于编码器分辨率很本工作模式适用于驱动带编码器的直流有刷电机。
驱动器利用编码本工作模式下没有传感器提供反馈信号。
根据电机负载的不同，驱SC 系列为直流有刷与无刷（伺服）电机通用型调速驱动器。
直流电机PWM控制系统设计
0 前言在电气时代的今天，电动机一直在现代化的生产和生活中起着十分重要的作用，无论在工业农业生产、交通运输、国防航空航天、医疗卫生、商务与办公设备，还是在日常生活中的家用电器，都在大量地使用着各式各样的电动机。
据资料统计，现在有的90%以上的动力源来自于电动机，电动机与人们的生活息息相关，密不可分。
随着现代化步伐的迈进，人们对自动化的需求越来越高，使电动机控制向更复杂的控制发展。
直流电动机具有优良的调速特性,调速平滑、方便,调速范围广,过载能力大,能承受频繁的冲击负载,可实现频繁的无级快速起动、制动和反转,能满足生产过程自动化系统各种不同的特殊运行要求。
直流调速技术不断发展，走向成熟化、完善化、系列化、标准化，在可逆脉宽调速、高精度的电气传动领域中仍然难以替代。
直流电机的数字控制是直流电动机控制的发展趋势，用单片机的数字控制的发展趋势,用单片机进行控制是实现电动机数字控制的最常用的手段。
由于电网相控变流器供电的直流电机调速系统能够引起电网波形畸变、降低电网功率因数，除此之外，该系统还有体积大、价格高、电压电流脉动频率低、有噪声等缺点。
而采用直流电动机的PWM调速控制系统可以克服电网相控调速系统的上述诸多缺点。
电动机的控制技术的发展得力于微电子技术、电力电子技术、传感器技术、永磁材料技术、电动控制技术、微机应用技术的最新发展成果。
正是这些技术的进步使电机控制技术在近20多年内发生了翻天覆地的变化，其中电动机的控制部分已由模拟控制逐渐让位于以单片机为主的微处理器控制，形成数字和模拟的混合控制系统和纯数字控制的应用，并曾向全数字化控制方向快速发展。
电动机的驱动部分所用的功率器件经历了几次更新换代，目前开关速度更快、控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT成为主流。
功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动控制方法能够得到实现，脉宽调制控制方法（PWM和SPWM）,变频技术在直流调速和交流调速中获得广泛的应用。
NE555简易直流电机PWM驱动电路的实现
NE555简易直流电机PWM驱动电路的实现NE555是一种常用的集成电路，可以实现各种定时和脉冲宽度调制(PWM)应用。
在直流电机驱动中，使用NE555可以实现简易的PWM调速效果。
本文将详细介绍如何使用NE555实现直流电机的PWM驱动电路，并对其原理进行解释。
一般来说，直流电机通常需要调节电压或者频率来改变其转速。
而PWM调速就是通过调节脉冲的高电平时间与低电平时间的比例来实现对电机的速度控制。
接下来，我们将详细分析NE555的工作原理及其在直流电机PWM驱动中的应用。
首先，我们来了解一下NE555的基本工作原理。
NE555是一种8引脚的集成电路，主要由比较器、RS触发器、输出驱动器以及电源电压稳压器等组成。
在PWM调速应用中，NE555的输入电压Vcc连接至电源正极，引脚2和引脚6接地，引脚5连接电源负极，引脚4连接至电位器PI，辅助引脚1和7置空或者接地。
NE555的主要工作模式有两种：单稳态触发和多谐振荡器。
在直流电机PWM驱动中，我们将使用NE555的多谐振荡器模式来实现PWM调速功能。
多谐振荡器模式下，NE555输出方波信号，其周期和占空比可以通过引脚2和引脚6之间的电压比例来控制。
当引脚2电压高于引脚6时，输出高电平；当引脚2电压低于引脚6时，输出低电平。
接下来，我们将详细讲解如何使用NE555来实现直流电机的PWM驱动电路。
首先，我们需要连接一个电位器来调节占空比。
将电位器PI的中间脚连接至引脚6，一边脚连接至引脚5，另一边脚连接至电源负极。
通过调节电位器的旋钮，可以改变引脚6的电压，从而控制占空比。
同时，为了保护NE555和直流电机，我们还需要连接一个MOS管或者晶体管来作为输出驱动器。
将驱动器的基极或者门极连接至NE555的输出引脚3，将驱动器的集电极或者漏极连接至直流电机的正极，将驱动器的发射极或者源极连接至电源负极。
在NE555的多谐振荡器模式下，我们需要选择一个合适的电容和电阻来设置输出的频率和占空比。
哈工大电力电子课程设计报告
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y课程设计说明书（论文）课程名称：电力电子技术设计题目：可逆直流PWM驱动电源的设计院系：电气工程系班级：设计者：学号：同组人：指导教师：设计时间：哈尔滨工业大学教务处哈尔滨工业大学课程设计任务书双极模式直流PWM 驱动电源的设计1.主电路设计1.1. 主电路设计要求直流PWM 驱动电源的主电路图如图1a 所示,图1b 为控制原理框图，它包括整流电路和H 桥可逆斩波电路的设计。
二极管整流桥把输入交流电变为直流电，H 桥逆变器则根据IGBT 驱动信号占空比的不同，得到不同的直流电压，并将其加在电动机上。
a 主电路图b 控制原理框图图1（1）整流部分采用四个二极管构成整流桥模块；（2）逆变器部分采用IPM （智能功率模块）PS21564构成。
该电路主要为三相逆变桥，此处采用其中的U 、V 两相；（3）根据负载要求，计算出交流侧输入电压和电流，作为设计整流变压器、选择整流桥和滤波电容的依据。
由于该电路整流输出电压较低，所以在计算变压器副边电压时应考虑在电流到达负载之前，整流桥和逆变桥中功率器件的通态压降。
整流电路设计整流部分采用4个二极管构成的整流桥模块。
电动机的额定电压为20V ，通过查阅该型号IPM 的数据手册得知，开关器件的通态压降为2V 左右，可知dc V 电压为24V ，由全桥整流电路可知：20.9dc V V整流桥中二极管的管压降为1V ，可知变压器副边电压及变压器的变比，滤波电容选择耐压40V 左右，容值450uF 左右。
型逆变桥设计该部分电路在IPM 模块内部集成，不需要设计。
它的主电路是三相逆变桥，此处采用其中的U 、V 两相。
2 .控制电路设计说明SG3525的13脚输出占空比可调，占空比调节范围为0~1的脉冲信号，经过移相后，输出两组相位相反，死区时间为5μS 左右的脉冲，分别驱动V1、V4和V2、V3的开通和关断。
直流无刷电机PWM驱动芯片设计
高性能的专用环境下的芯片新产品也不断涌现。如日本三洋公司推出的三相无刷
为了整体的安全性和功能完善性。加入了超前角的调节，死区时间和一些保护电路。 本文定量分析了各模块的实现原理和电路形式，采用１０Ｖ ０．３５Ｉ．ｔｍＢＣＤ工艺实现电 路，并使用Ｃａｄｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｅ工具完成的电路功能的仿真和验证。
关键词：电机驱动芯片；直流无刷电动机；开关损耗最小ＰＷＭ；正弦波调制
调制波的波形由三要素确定，幅度，相位和频率。本文先理论分析了调制波的函数 表达式，接着研究了三要素量在电路上的信号体现方式，最后结合三要素的信号表达 采用电阻网络拟合出调制波。调制波在与芯片内部生成的三角载波进行比较，比较后 的脉冲波作用到三相全桥逆变器电路，从而实现了对电机转速，转向的控制。
另外，这种调制方法在电机起动，改变转向时不起作用，所以又采用了方波ＰＷＭ 调制作为补偿调制方式，方波ＰＷＭ采用两两通电方式。
方面伺服电动机占优，但在电机效率，速度，稳定性，最高转速方面两者相差不大。
最主要的是无刷电动机价格优势很大，要便宜１／３。 表１－１无刷直流电动机与异步电动机主要特性比较【２】
无刷直流电动机
异步电动机
转速范围Ｊｒ／ｍｉｎｉ 转速比
８０．４０００ １：５０
２００．２４００ １：２０
最大输入电流（惯性负载）
西南交通大学 硕士学位论文 直流无刷电机PWM驱动芯片设计 姓名：曾泫鸿 申请学位级别：硕士 专业：计算机系统结构 指导教师：靳桅
201205
西南交通大学硕士研究生学位论文
第１页
Hale Waihona Puke 摘要随着节能减排的严峻，无刷直流电动机以其高的电机效率，宽调速比，可靠的运 行，得以广泛的应用。现在市面上流行的主要是带霍尔位置传感器的电机。这种传感 器价格低廉但位置定位不是很精准。为了提高这类电机的控制能力，本设计采用了开 关损耗最小ＰＷＭ调制。相对常见的方波ＰＷＭ调制，显著降低了绕组电流的谐波分量， 提高了运行的稳定性。另外相对于一般的正弦波调制（ＳＰＷＭ），开关损耗减少了１／３， 线电压输出能力提高了２／ｘ／３倍。
为了整体的安全性和功能完善性。加入了超前角的调节，死区时间和一些保护电路。 本文定量分析了各模块的实现原理和电路形式，采用１０Ｖ ０．３５Ｉ．ｔｍＢＣＤ工艺实现电 路，并使用Ｃａｄｅｎｃｅ Ｓｐｅｃｔｒｅ工具完成的电路功能的仿真和验证。
关键词：电机驱动芯片；直流无刷电动机；开关损耗最小ＰＷＭ；正弦波调制
调制波的波形由三要素确定，幅度，相位和频率。本文先理论分析了调制波的函数 表达式，接着研究了三要素量在电路上的信号体现方式，最后结合三要素的信号表达 采用电阻网络拟合出调制波。调制波在与芯片内部生成的三角载波进行比较，比较后 的脉冲波作用到三相全桥逆变器电路，从而实现了对电机转速，转向的控制。
另外，这种调制方法在电机起动，改变转向时不起作用，所以又采用了方波ＰＷＭ 调制作为补偿调制方式，方波ＰＷＭ采用两两通电方式。
方面伺服电动机占优，但在电机效率，速度，稳定性，最高转速方面两者相差不大。
最主要的是无刷电动机价格优势很大，要便宜１／３。 表１－１无刷直流电动机与异步电动机主要特性比较【２】
无刷直流电动机
异步电动机
转速范围Ｊｒ／ｍｉｎｉ 转速比
８０．４０００ １：５０
２００．２４００ １：２０
最大输入电流（惯性负载）
西南交通大学 硕士学位论文 直流无刷电机PWM驱动芯片设计 姓名：曾泫鸿 申请学位级别：硕士 专业：计算机系统结构 指导教师：靳桅
201205
西南交通大学硕士研究生学位论文
第１页
Hale Waihona Puke 摘要随着节能减排的严峻，无刷直流电动机以其高的电机效率，宽调速比，可靠的运 行，得以广泛的应用。现在市面上流行的主要是带霍尔位置传感器的电机。这种传感 器价格低廉但位置定位不是很精准。为了提高这类电机的控制能力，本设计采用了开 关损耗最小ＰＷＭ调制。相对常见的方波ＰＷＭ调制，显著降低了绕组电流的谐波分量， 提高了运行的稳定性。另外相对于一般的正弦波调制（ＳＰＷＭ），开关损耗减少了１／３， 线电压输出能力提高了２／ｘ／３倍。
直流脉宽调速系统驱动电源设计
目录1．直流脉宽调速系统驱动电源 (1)1.1任务和意义 (1)1.2技术指标 (1)1.3设计内容 (1)2.脉宽调制技术 (1)2.1脉宽调速系统的控制电路: (2)2.2脉冲宽度调制器： (2)2.3直流脉宽调制放大器工作原理 (3)2.4脉宽调制优点 (3)2.5电路参数及选型 (4)3.直流脉宽调速实验原理 (5)3.1 SG3525A脉宽调制器控制电路简介 (5)3.2 SG3525A内部结构和工作特性 (5)3.3 IC芯片的工作 (7)3.4脉宽调速系统的开环机械特性 (7)4.主电路设计说明 (8)4.1主电路的选择 (8)4．1.1简要概述 (8)4.2设计说明 (10)5.简要概述 (11)5.1设计说明 (11)5.2.1控制电路的选择 (13)5.2.2驱动电路的选择 (14)6．调速系统各部分功能 (17)6.1 欠压锁定功能 (17)6.2系统的故障关闭功能 (17)6.3软起动功能 (17)7.仿真电路模块 (17)总结 (19)附录:主电路和控制电路 (20)1．直流脉宽调速系统驱动电源1.1任务和意义生产实习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。
纵观运动控制的发展历史，交、直流两大电气传动并存于各个应用领域。
由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，20世纪30年代起就开始使用直流调速系统。
直流调速系统由最早的旋转变流机组控制，发展为用静止的晶闸管变流装置和模拟控制器实现调速，到现在由大功率开关器件组成的PWM电路实现数字化的调速，系统的快速性、可靠性、经济性不断提高，应用领域不断扩展。
尽管目前对交流系统的研究比较“热门”，但是其控制性能在某些方面还达不到直流PWM系统的水平。
直流PWM控制技术作为一门新型的控制技术，其发展潜力还是相当大的。
而且，直流PWM技术是电力电子领域广泛采用的各种PWM技术的典型应用和重要基础，掌握直流PWM技术对于学习和运用交流变频调速中SPWM技术有很大的帮助和借鉴作用。
NE555简易直流电机PWM驱动电路的实现
应用NE5532实现话筒信号的高保真频率、幅值可调正弦波、方波、三角波电路设计报告：董浪、杰、马世力日期： 2015年4月25日设计要求：应用NE555集成电路设计和制作简易的直流电机PWM驱动电路，通过调节555的输出方波占空比来调节直流电机转速NE555相关参数：设计思路、电路原理图如图：通过改变可调电阻的组织来改变占空比、频率，电容器充放电的反复进行，经过NE555后输出最大幅值为VCC（5伏）、频率可调的脉冲。
振荡频率：f=1/(t pH＋t pL)≈1.43/(R A＋R B)C经计算可调频率为2.58KHz-26.68KHz电路仿真：应用NE5532实现话筒信号的高保真设计要求：用NE5532设计一个话筒放大电路，输入信号为驻极体话筒产生的信号，然后对信号进行放大，输出信号幅度可以调节NE5532相关参数设计思路、原理图NE5532是高性能低噪声双运算放大器（双运放）集成电路。
与很多标准运放相似，但它具有更好的噪声性能，优良的输出驱动能力及相当高的小信号带宽，电源电压围大等特点。
因此很适合应用在高品质和专业音响设备、仪器、控制电路及通道放大器。
利用双差分式放大电路，放大差模信号、抑制共模信号，有效的放大驻极体话筒产生的信号。
频率、幅值可调正弦波、方波、三角波电路设计要求：设计和制作正弦波、方波、三角波产生电路，具体指标不限，但要求输出幅值可调、频率可调相关参数该部分所需芯片的参数和部结构在上述部分已经罗列设计思路、电路原理图利用RC谐振回路生成回路需满足电路的自激振荡，在正反馈的作用下满足幅值平衡，再设置合理地参数满足相位平衡即可产生正弦波。
结合第一部分使用NE555集成电路芯片产生脉冲的方法，来达到产生三种波形的目的。
电路仿真：。
PWM控制直流调速系统设计
****学院课程设计电子电气工程院电气工程及其自动化专业题目PWM控制直流调速系统设计学生姓名****班级***学号指导教师完成日期2010 年12 月28 日摘要以电力电子学和电机调速技术为基础，本设计了一种基于PWM控制技术的直流电机调速控制系统;为了得到好的动静态性能，该控制系统采用了双闭环控制。
霍尔电流传感器与测速电机共同实现速度控制的功能，同时完成了人机交互的任务。
对于调速系统中要用到的大功率半导体开关器件，本文选用的是IGBT。
论文中对IGBT应用时要注意的各个技术方面进行了详细的讨论，给出了专用IGBT驱动芯片SG3525的内部结构和应用电路。
论文对PWM控制的原理进行了说明，重点对集成PWM控制器SG3525做了介绍，分析了SG3525的内部结构和外部电路的接法，并给出了它在系统中的应用电路。
论文对系统中用到测速电机和霍尔电流传感器的原理和应用也进行了介绍。
最后分析了系统的静动态特性，结果表明双闭环控制对系统的性能有很大的改善，即双闭环控制系统有响应快，静态稳定性好的特点。
关键词: IGBT；PWM控制；双闭环AbstractTo the power electronics and motor technology as the foundation, The design of a PWM control technology based on the DC motor speed control system; In order to obtain a good dynamic and static properties, The control system uses a double-loop control. Hall current sensor and guns together to achieve the motor speed control function, while the completion of the HCI mission.Speed Control System for the use of the power semiconductor devices, the paper uses the IGBT. The thesis of IGBT application to the attention of the various technical aspects of detailed discussions, given the exclusive IGBT driver IC SG3525 the internal structure and application circuit. PWM control of the paper, the principle of the note, with a focus on integrated PWM controller SG3525 made a presentation the SG3525 analysis of the internal structure and external circuit access method, and gives it a system of circuit. Papers on gun systems used motor and Hall current sensor application of the principle and also introduced. Finally, the paper analyzes the static and dynamic characteristics of the results shows that the closed-loop control on the performance of the system is greatly improved. that is, double-loop control system is fast response, good static stability characteristics.Keywords: IGBT; PWM control; Double Closed-loop目录第1章引言 (1)1.1课题来源 (1)1.2 直流电动机的调速方法介绍 (1)1.3 选择PWM控制系统的理由 (3)1.5 设计技术指标要求 (4)第2章 PWM控制直流调速系统主电路设计 (4)2.1 主电路结构设计 (4)2.1.1电路组成及系统分析 (4)2.2电路总体介绍 (5)2.2.1主电路工作原理 (5)2.2.2降压斩波电路与电机的电动状态 (6)2.2.3升压斩波电路与电机的制动状态 (6)2.2.4半桥电路与电机的电动和制动运行状态 (6)2.2.5电机可逆运行的实现 (7)2.3 PWM变换器介绍 (7)2.4.2 缓冲电路参数 (14)2.4.3 泵升电路参数 (14)第3章PWM控制直流调速系统控制电路设计 (16)3.1控制电路设计 (16)3.1.1 SG3525的应用 (16)3.1.2 SG3525芯片的主要特点 (16)3.1.3 SG3525引脚各端子功能 (17)3.1.4 SG3525的工作原理 (18)3.2 LM1413的应用 (19)3.3脉冲变压器的应用 (19)3.4速度调节器（ST-1） (19)3.5电枢电流调节器（LT-1） (21)3.6速度变换单元（FBS） (22)3.7电流检测 (23)3.8 脉冲变压器 (23)3.9 给定单元 (24)结束语 (25)致谢 (26)参考文献 (27)第1章引言1.1课题来源目前，直流调速技术的研究和应用已达到比较成熟的地步，尤其是随着全数字直流调速的出现，更提高了直流调速系统的精度及可靠性。
PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿
PWM单闭环直流调速控制系统设计方案稿一、概述本文将介绍一种基于PWM单闭环直流调速控制系统的设计方案。
该控制系统采用先进的数字信号处理技术，结合现代控制理论，实现了对直流电机的速度闭环控制。
通过控制电机的输入电压和电流，可以实现对电机的速度和转矩的调节。
二、系统组成系统由控制器、电源、电机、位置传感器等组成。
1. 控制器控制器采用单片机作为核心，结合高性能数字信号处理器（DSP）实现对直流电机的控制。
控制器的输入信号包括电机的速度信号和电流信号，输出信号为PWM波形输出信号。
控制器还可以接受外部命令，以实现自动控制。
2. 电源电源模块主要提供DC电压和电流，以驱动电机运转。
电源还需要具备良好的稳定性和可靠性，以确保电机的顺畅运行。
3. 电机电机是系统中最重要的组成部分，它产生的动力能够驱动机械系统的运动。
电机主要由电路板、转子和定子组成。
电机所选定子是具有良好导电、高强度、低热膨胀系数、低扭矩波动等性能的材料。
4. 位置传感器位置传感器主要用于检测电机的运动状态和位置。
这里采用霍尔效应传感器，它可以通过感应磁场的变化来检测转子位置和转速。
三、控制原理PWM（Pulse Width Modulation）可以用来控制电机的速度和转矩，可实现大功率的低损耗控制，是电动汽车等应用领域的重要技术。
PWM单闭环直流调速控制系统采用电流控制和速度控制两个环节，实现对直流电机的闭环控制。
电流控制环节主要用来控制电流大小和方向。
在此环节中，通过对电机的PWM控制信号来控制电机的输入电流，可以实现对电机转矩的调节。
2. 速度控制环节本系统的控制器选用TI的C2000系列数字信号处理器作为核心，主要用于PWM输出信号的实现和电机控制功能的实现。
该数字信号处理器具有高性能、低功耗、高可靠性等优点，能够满足本系统的控制要求。
控制器主要由PWM模块、ADC模块、PID控制器、位置检测器等组成。
其中，PWM模块用来实现电机的PWM信号输出，ADC模块用来实现电机的电流量测和速度量测，PID控制器用来根据电机的速度信号和目标速度信号计算出PWM信号，位置检测器用来检测电机的位置。
单片机课程设计完整版《PWM直流电动机调速控制系统》
单片机原理及应用课程设计报告设计题目：学院：专业：班级：学号：学生姓名：指导教师：年月日目录设计题目 (3)1 设计要求及主要技术指标： (4)1.1 设计要求 (4)1.2 主要技术指标 (5)2 设计过程 (6)2.1 题目分析 (9)2.2 整体构思 (10)2.3 具体实现 (12)3 元件说明及相关计算 (14)3.1 元件说明 (14)3.2 相关计算 (15)4 调试过程 (16)4.1 调试过程 (16)4.2 遇到问题及解决措施 (20)5 心得体会 (21)参考文献 (22)附录一：电路原理图 (23)附录二：程序清单 (24)设计题目：PWM直流电机调速系统本文设计的PWM直流电机调速系统，主要由51单片机、电源、H桥驱动电路、LED液晶显示器、霍尔测速电路以及独立按键组成的电子产品。
电源采用78系列芯片实现+5V、+15V对电机的调速采用PWM波方式，PWM是脉冲宽度调制，通过51单片机改变占空比实现。
通过独立按键实现对电机的启停、调速、转向的人工控制，LED实现对测量数据（速度）的显示。
电机转速利用霍尔传感器检测输出方波，通过51单片机对1秒内的方波脉冲个数进行计数，计算出电机的速度，实现了直流电机的反馈控制。
关键词：直流电机调速；定时中断；电动机；PWM波形；LED显示器；51单片机1 设计要求及主要技术指标：基于MCS-51系列单片机AT89C52，设计一个单片机控制的直流电动机PWM 调速控制装置。
1.1 设计要求（1）在系统中扩展直流电动机控制驱动电路L298，驱动直流测速电动机。
（2）使用定时器产生可控的PWM波，通过按键改变PWM占空比，控制直流电动机的转速。
（3）设计一个4个按键的键盘。
K1:“启动/停止”。
K2：“正转/反转”。
K3：“加速”。
K4:“减速”。
（4）手动控制。
在键盘上设置两个按键----直流电动机加速和直流电动机减速键。
在手动状态下，每按一次键，电动机的转速按照约定的速率改变。
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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）。
4）DC15V 控制电源的设计（采用LM2575系列开关稳压集成电路，直接从主电路的直流母线电压经稳压获得）。
2人组成1个设计小组，通过合理的分工和协作共同完成上述设计任务。
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通过的控制电路板。
4．主要参考文献1）秦继荣编著，现代直流伺服控制技术及其系统设计。
2）电力电子实验台（直流脉宽调速部分）使用说明书。
3）IPM 模块PS21564 使用说明书及参考资料。
4）SG3525 使用说明书及参考资料。
5）LM2575 使用说明书及参考资料。
6）74LS04，74LS00 说明书。
7）二极管IN4148，IN5819 说明书8）主电路原理图。
9）DIP- IPM 内部功能图10）SG3525 内部功能图11）LM2575 内部功能图12）74LS04，74LS00 内部功能图5．课程设计进度安排起止日期工作内容2011年12月14 日－12月15日12月16日－12 月17日12月18日－12月19 日12月21日－12月22日12月23日－12月25 日课题选择查找资料设计并绘制电路图焊接主电路和控制电路调试电路并测量波形撰写报告并答辩6．成绩考核办法1、考核方法：平时表现，设计成果，答辩表现。
2、成绩评定：平时表现30%，设计成果40%，答辩表现30%。
教研室审查意见：教研室主任签字：年月日院（系、部、中心）意见：主管领导签字：年月日电力电子技术课程设计1、课设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训一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、控制对象题目1: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:大十1: 100。
驱动系统应具有软启动功能，软启动时间约为2s。
3、课程设计任务7.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。
8.采购器件，装焊控制电路板。
9.在实验室进行装置调试。
10.设计成果验收。
11.整理设计文件，撰写设计说明书。
12.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、主电路设计说明1设计计算系统方案论证,绘制电路原理图2．设计说明1）整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。
2）斩波部分H 桥不采用分立元件，而是选用IPM （智能功率模块）PS21564来实现。
该模块的主电路为三相逆变桥，在本设计中只采用其中U 、V 两相即可。
（针对本设计的特点，即小功率直流PWM 调速，在实际工程中，一般采用P.MOSFET 构成H 桥，本设计中为了让大家了解和掌握IPM 的特点和使用方法，所以指定采用PS21564作为主电路）3）在主电路设计中，应根据负载的要求，计算出整流部分的交流侧输入电压和电流，作为设计整流变压器、选择整流桥和滤波电容的依据。
该电路的整流输出电压较低，所以在计算变压器副边电压时应考虑在电流到达负载之前，整流桥和逆变桥中功率器件的通态压降。
4）在本实习过程中，因为主电路是已经设计好的，所以我们只需要了解明白主电路中的各部分电路及芯片的功能，然后设计控制电路，并将其与主电路相连接。
整流部分采用4个二极管集成在一起的整流桥模块。
5）电动机的额定电压为20V ，通过查阅该型号IPM 的数据手册可知开关器件的通态导通压降为2V 左右，故可知dc V 电压为24V ，由全桥整流电路可知，20.9dc V V考虑整流桥中二极管压降为1V ，故可知变压器副边电压，从而可知变压器的变比。
滤波电容选择耐压40V 左右，容值450uF 左右即可。
主电路元部件参数的选择元部件型号 独石电容 多圈电位器 电解电容 电阻 电感 肖特基二极管IN5819 二极管IN4148 发光二级管 PS21564-P(IPM 直流芯片)熔断器5、控制电路设计说明1．接口设计：如图详细设计提供了主电路所需要的所有控制信号和工作电压2.自举电路设计原理图为了简化设计，上桥臂两个器件，即V1 和V3 的驱动电源采用单电源的自举式供电，详细设计可参考IPM 的设计手册。
这样整个模块的控制部分只采用1 个15V 电源供电即可，而不必采用3 路独立的电源，简化了设计。
本设计中，自举电路中的二极管建议选用IN5819，电容值为1uF，电阻值为20欧左右3.脉冲调制芯片SG3525的外围电路设计图4.脉冲信号逻辑分配电路：包括移相电路和与非门组成的逻辑变换电路及开关控制电机转向电路。
防止同一桥臂上下两管在驱动信号翻转时出现瞬时直通现象，应设计两路驱动信号的开通延时电路。
即利用RC移相后，为每路驱动信号产生5us的开通延时。
这部分电路中的门电路采用6反相器74LS04和74LS00，移相电路中C的取值为0.1uF，分析电路，利用三要素公式可计算电阻R的取值，实际电路中采用变阻器，以便于调试。
2 控制电路设计说明1.简要概述SG3525的13脚输出占空比可调（通过改变2脚电压）的脉冲波形（占空比调节范围不小于0.1~0.9），同时频率可通过充放电时间的不同而改变。
经过RC 移相后，输出两组互为倒相，死区时间为5μS左右的脉冲，经过光耦隔离后，分别驱动四只功率器件，其中V1、V4驱动信号相同，V2、V3驱动信号相同。
控制电路中的所有部分都需要进行设计、焊装和调试，因此控制电路是本生产实习中的核心内容。
2．设计说明1）在设计SG3525外围电路时，我们采用该集成芯片的DIP封装形式。
脉冲的频率定为5KHz（是根据IPM中IGBT的开关速度而确定的），设定频率的电阻可采用电位器，以便于调试。
由于SG3525输出的两路脉冲是互补形式，在本设计中其输出并联使用（即11，14管脚短接，从13管脚通过外部上拉电阻输出V1、V4驱动脉冲，利用后续门电路反相后再驱动V2、V3），以达到0～1.0的占空比调整范围。
3525典型应用电路2）为防止同一桥臂，上下两管在驱动信号翻转时出现瞬时直通现象，我们设计了两路驱动信号的开通延时电路。
即利用RC移相电路后，为每路驱动信号产生5μS左右的开通延时。
这部分电路中的门电路采用6反向器74LS04；移相环节中的R和C的取值，应根据5μS的延迟时间来计算，其中R可采用电位器，以便于调试。
注：指定移相电路中C的取值为0.01μF。
3）IPM中集成了功率器件的驱动电路，因此在控制电路中不需要设计驱动电路；而且为了简化设计，隔离环节也取消。
IPM模块控制部分的接口信号中除了H桥中4个器件的驱动信号外，还应提供集成在IPM内部的4个器件的驱动电路的供电电源，为了简化设计，上桥臂两个器件，即V1和V3的驱动电源采用单电源的自举式供电，详细设计可参考IPM的设计手册。
这样整个模块的控制部分只采用1个15V电源供电即可，而不必采用3路独立的电源，简化了设计。
4）设计一个DC 15V的控制电源，为SG3525及IPM模块的驱动电路供电。
为了减小损耗，采用LM2575T－ADJ系列开关稳压集成电路，将主电路的直流母线电压33V作为输入，通过电位器的调节，经稳压后获得15V的直流电源。
LM2575T 的封装形式为5脚TO-220形式。
另外TTL电路的5V工作电源可直接取自SG3525的内部参考电源管脚。
滤波电路中的二极管建议选用IN5819。
电路图如图8所示。
图8 15V 稳压电源电路通过查阅芯片手册知：211OUT REF R V V R ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭本设计中，115, 1.23,1OUT REF V V V V R K ===,计算得：211.3R K =。
实际电路中，采用变阻器代替1R ，2R ，便于调试。
控制电路示意图3 触发电路元部件和保护装置元部件参数的选择元部件型号 独石电容 多圈电位器 电解电容 电阻 电感 肖特基二极管IN5819二极管IN4148 DIP 开关 LM2575 74LS00 74LS04 SG35256、调试过程的详细记录(1)调试15V稳压电源电路只将控制板的J3接口与主电路板相连，J6和J7都不连接。
再将LM2575插在电路板的对应插座上。
模拟盒上断开S2开关，闭合S1开关。
调节电位器，直至稳压电路输出为所需的15V为止。
(2)调试脉宽调制信号发生电路接好电路，首先调节SG3525的6脚变阻器，使13脚输出脉冲的频率为5KHz，之后调节2脚变阻器，确定输出脉冲的占空比可在0~1之间可调。