隨著電力電子技術的發展，脈寬調製(Pulse Width Modulation，PWM)技術的應用日益引起人們的重視。本文介紹了一種由TL494為控製核心的脈寬調製技術，並將其應用於直流電動機控製係統。分析了該係統的工作原理、實現電路以及PWM控製芯片的結構和具體應用。
1.控製係統的工作原理與實現
1.1係統工作原理
本控製係統的基本設計思路是采用降壓斬波電路如圖1。
圖1 降壓斬波電路及其波形
直流電源Ud，負載為電動機(M)，當開關器件(VT)被觸發導通時，直流電壓就加到電動機上，並持續t1時間。當場開關器件關斷時，負載上的電壓為零，並持續t2時間。若定義工作周期T=t1+t2，占空比k=t/T，則由波形圖，並根據直流斬波電路的原理有：
係統輸出電壓平均值Uo為：
其輸出電壓的有效值(U)為：
本係統所采用脈寬調製(PWM)工作方式，維持T不變，改變t1。
控製係統的原理框圖如圖2。
圖2 控製係統原理框圖
該係統中電源通過功率驅動電路使電動機工作，而功率驅動電路的通斷由PWM控製芯片控製;係統對電動機電流進行取樣，反饋到PWM控製芯片，與電流比較電路的電流值比較，以控製PWM信號輸出，達到調速的目的。係統同時還對電源電壓取樣，反饋到PWM控製芯片，與電壓比較電路的電壓值比較，以控製PWM信號輸出，達到欠壓保護的作用。
功率驅動電路采用常見的BUCK電路，開關管選用Power MOSFET。其輸出電壓的調節通過控製器件的開通時問來實現，考慮電動機的電感影響，輸出電流比較穩定，能耗也較低。
1.2PWM控製芯片的選用
在實現電動機PWM控製係統的控製電路中，本係統選用TL494芯片。TL494芯片具有抗幹擾能力強、結構簡單、可靠性高以及價格便宜等特點。
TL494的內部電路(如圖3)由基準電壓產生電路、振蕩電路、間歇期調整電路、兩個誤差放大器、脈寬調製比較器以及輸出電路等組成。
圖3 TL494內部結構圖
其中1、2腳是誤差放大器1的同相和反相輸入端;3腳是相位校正和增益控製;4腳為間歇期調理，其上加0～3.3V電壓時可使截止時間從2%變化到100%。5、6腳分別用於外接振蕩電阻RT和振蕩電容CT，以確定振蕩器產生鋸齒波的頻率fosc;
式中，RT和CT的取值範圍：RT=5～100kQ，CT=0.001～0.1μF。7腳為接地端;8、9腳和11、10腳分別為TL494內部兩個末級輸出三極管集電極和發射極;12腳為電源供電端;13腳為輸出控製端，該腳接地時為並聯單端輸出方式，接14腳時為推挽輸出方式;14腳為5V基準電壓輸出端，最大輸出電流10mA;15、16腳是誤差放大器2的反相和同相輸入端。
1.3係統的實現電路
該控製係統的具體實現電路如圖4。係統采用電流負反饋的方式跟蹤電動機的轉速，同時通過對電源的電壓負反饋，使係統具有欠壓保護功能。
圖4 係統的實現電路
檢測電動機電流，並反饋到TL494內部誤差放大器1的1腳，與2腳的電流基準信號比較，控製TL494的PWM輸出，實現對電動機調速的功能。通過調節可調電阻(RES1)的電阻值，即改變設定的電流基準信號的大小，來調節PWM輸出信號的占空比，達到調節電動機轉速的目的。
通過對電源進行電壓取樣，並反饋到TI494的內部誤差放大器2的15腳，與16腳的電壓基準信號比較，控製TL494的PWM輸出，實現係統的欠壓保護功能。
係統功率驅動選用Power MOSFET，其輸入阻抗很高，可直接由晶體三極管驅動。TI494的13腳用來控製輸出模式。在該係統中，選擇將該端輸入為低電平，這時TL494內觸發器Q1和Q2不起作用，兩路輸出相同，其頻率和振蕩器頻率相同、最大占空比為98%。
2.仿真結果
為驗證係統的有效性，可以通過計算機對上述基於PWM技術的直流電動機控製係統的電路進行係統仿真。設定該係統的電源電壓Ucc=12V，直流電動機額定參數：Un=12V，In=15A，4極，電樞電阻Ra=0.21Q，轉動慣量J=0.57kg㎡，通過改變控製電路的可調電阻RES1來實現係統輸出的不同占空比，當輸出占空比分別為0.2、0.65/0.8電動機的電壓和電流波形如圖5所示。
圖5 電動機電壓與電流波形圖
由圖5可以看出在輸出不同的占空比時，電動機的電壓和電流的波形穩定，這有利於電動機長期穩定運行。這說明本文所介紹的基於TL494的PWM控製技術在實際應用中是可行的，而且運行穩定。
結論
本文總結了一種基於TL494芯片的PWM控製技術，通過仿真結果表明該係統結構簡單、能耗低、工作穩定，而且充分利用TL494芯片的特點，使係統具有欠壓保護的優點。
電話：18923864027（同微信）
QQ：709211280
〈烜芯微/XXW〉專業製造麻豆国产一区，三極管，MOS管，橋堆等，20年，工廠直銷省20%，上萬家電路電器生產企業選用，專業的工程師幫您穩定好每一批產品，如果您有遇到什麽需要幫助解決的,可以直接聯係下方的聯係號碼或加QQ/微信，由日韩国产成人的銷售經理給您精準的報價以及產品介紹