专利名称：一种简易pwm直流电机调速控制电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种简易PWM直流电机调速控制电路，属于直流电机调速控制技 术领域。
背景技术：
目前，传统直流电机调速器方式有二种一种通过串联电阻改变输入电压的方式， 从而达到控制直流电机的转速的目的，这种方式具有电路结构简单、成本较低的优点，但存 在电源的利用率低、大部分消耗在电阻的压降及热耗上，浪费能源等缺点。还有一种是通过 单片机控制输出PWM(脉冲宽度调制)，来控制电机调速，其优点是调节精度较高，但存在如 下缺点(1)组成控制调整部分的电路结构复杂、部件成本高，因此造成产品的整体成本较 高，需要在一个比较完善的开发平台来完成开发设计；(2)仅适合在一些高精度的场合使 用，不适宜在要求不高的场合推广使用。
实用新型内容本实用新型的目的，是为了提供一种简易PWM直流电机调速控制电路，该控制电 路具有电路简单、能耗低和性价比高的特点，同时能够可靠的保证负载的关断能力。本实用新型的目的可以通过如下措施达到一种简易PWM直流电机调速控制电路，其结构特点是包括锯齿波产生电路、PWM 调制电路、控制及调节电路和输出电路；锯齿波产生电路的输出端通过PWM调制电路连接 输出电路的输入端之一，控制及调节电路的输出端之一连接PWM调制电路的控制输入端， 控制及调节电路的输出端之二连接输出电路的输入端之二；锯齿波产生电路由比较放大器 芯片Ul-I及其外围电阻、电容连接而成，PWM调制电路由比较放大器芯片U1-2及其外围电 容连接而成；控制及调节电路由带开关的电位器RT、若干个三极管及其外围的二极管、电 容、电阻连接而成；所述输出电路由继电器K1、三极管Q2、场效应管TR2、TR3及其外围二极 管、电阻连接而成。本实用新型的目的还可以通过如下措施达到本实用新型的一种实施方式是所述锯齿波产生电路中比较放大器芯片Ul-I外 围的电阻，包括电阻R1、R2、R3、R4和R6 ；比较放大器芯片Ul-I的电源输入端连接直流电源 VCC,比较放大器芯片Ul-I的正输入端通过电阻R3与控制及调节电路连接，比较放大器芯 片Ul-I的负输入端与PWM调制电路连接，电阻Rl、R2分别跨接在比较放大器芯片Ul-I的 正输入端、负输入端与输出端之间，比较放大器芯片Ul-I的正输入端通过电阻R4接地。本实用新型的一种实施方式是所述PWM调制电路中比较放大器芯片U1-2外围的 电容，包括电容C3和C4 ；比较放大器芯片U1-2的正输入端与锯齿波产生电路中比较放大 器芯片Ul-I的负输入端连接并通过电容C4接地，电容C3的一端接地、另一端连接控制及 调节电路的一个输出端，比较放大器芯片U1-2的负输入端通过电阻R5连接控制及调节电 路的一个输出端，比较放大器芯片U1-2的输出端连接输出电路的输入端之一。[0009]本实用新型的一种实施方式是所述控制及调节电路由一个带开关的电位器RT， 三极管 Q4、Q3、Ql，二极管 Dl、D2、D4、D5，电容 C2，电阻 R5、R7、R8、R9、RlO 连接组成；Ql 的 基极通过D4与Q3的基极连接，RT跨接在三极管Q4的基极与三极管Q3的集电极之间，RT 的可调端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极通过电阻RlO与三极管Ql的发射 极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R9连接三极管Q3的基极，三极管Q4的发射极通过电 阻R8连接输出电路的输入端之二，三极管Ql的集电极通过二极管Dl、D2连接输出电路的 输入端之二。本实用新型的一种实施方式是所述输出电路中的外围二极管、电阻，包括二极管 D、D3、D6及稳压二极ZD1、S)2，和电阻Rll、R12、R13、R14、R15 ；三极管Q2的基极通过电阻 R12与比较放大器芯片U1-2的输出端连接，三极管Q2的基极、集电极通过电阻R15连接，三 极管Q2的基极、发射极通过二极管D6连接，三极管Q2的发射极通过电阻R13、R14分别与 场效应管TR2、TR3的栅极G连接，场效应管TR2、TR3的源极S接地，场效应管TR2、TR3的 漏极D连接输出电路的负输出端；场效应管TR2、TR3的漏极D通过稳压二极ZD1、二极管D3 连接三极管Q2的发射极及通过二极管D连接输出电路的正输出端。本实用新型的有益效果是1、本实用新型由价格低廉的分立电子元件连接而成，电路结构简单，除了具有成 本低廉的效果外，还具有控制调节电极速率精度高的有益效果。2、本实用新型通过改变比较器U1-2的第2脚基准电压使比较器U1-2的第3脚输 入锯齿波电压信号在不同的电压高度(锯齿波电压的越顶端则高电平的宽度越窄，反之锯 齿波电压的越低端则高电平的宽度越宽)进行翻转，使U1-2的第1脚输出的PWM随比较器 U1-2的第2脚基准电压高低而变化。再通过场效应管进行电流大，再驱动直流电机，达到调 速目的。本实用新型的输出带有锁定保护输出；即在PWM关闭时输出端的电源通过继电器 断开，这样可防止场效应管的控制电路的异常导致误输出，更可靠的保证负载的关断能力。 控制器件只用了一个开关的电位器。电位器在断开时PWM关闭输出。本实用新型所述控制 电路还具有电路简单、能耗低和性价比高的优点。
图1是本实用新型具体实施例1的电路框图。图2是本实用新型具体实施例1的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述具体实施例1:参照图1，本实施例包括锯齿波产生电路1、PWM调制电路2、控制及调节电路3和 输出电路4 ；锯齿波产生电路1的输出端通过PWM调制电路2连接输出电路4的输入端之 一，控制及调节电路3的输出端之一连接PWM调制电路2的控制输入端，控制及调节电路3 的输出端之二连接输出电路4的输入端之二 ；锯齿波产生电路1由比较放大器芯片Ul-I及 其外围电阻、电容连接而成，PWM调制电路2由比较放大器芯片U1-2及其外围电容连接而 成；控制及调节电路3由带开关的电位器RT、若干个三极管及其外围的二极管、电容、电阻连接而成；所述输出电路4由继电器K1、三极管Q2、场效应管TR2、TR3及其外围二极管、电 阻连接而成。参照图2，本实施例中，所述锯齿波产生电路1由比较放大器芯片U1-1、电阻R1、 R2、R3、R4、R6、电容C4连接组成；+DC-IN直流电通过继电器触点开关、电阻Rll与比较放 大器芯片Ul-I的电源输入端连接；还通过电阻R6、R2与比较放大器芯片Ul-I的第6脚连 接；另一路通过电阻R3、R4分压后与比较放大器芯片Ul-I的第5脚连接；比较放大器芯片 Ul-I的第7脚通过电阻R1、R2反馈连接到Ul-I的第5脚、第6脚，Ul-I的第5脚、第6脚 通过电阻R2与电容C4连接。所述PWM调制电路2由比较放大器芯片U1-2、电容C4连接组 成；比较放大器芯片U1-2的第3脚与比较放大器芯片Ul-I的第6脚相接。控制及调节电 路3由一个带开关的电位器RT，三极管04、03、01，二极管01、02、04、05，电容02，电阻1 5、 R7、R8、R9、RlO连接组成；电位器的可调端与开关串联；当开关接通后，+DC-IN直流电源电 压VCC通过电阻R8、三极管Q4、RT开关和可调电阻、再经电阻R4，电容C2形成三极管Q4有 基极电流；三极管Q4的集电极通过R9与三极管Q3的基极连接；三极管Q3发射极的与反馈 电阻RlO连接+DC-IN直流电源通过继电器Kl、触点电源VCC分别与比较放大器芯片Ul-I、 U1-12和负载连接；+DC-IN直流电源经三极管Q4、RT开关和可调电阻、三极管Q3的集电极、 三极管Q3的发射极、电阻RlO连接到GND形成回路；电位器RT的可调电阻的可调端通过 电阻电阻R5与比较放大器芯片U1-2的第2脚连接。所述输出电路4由继电器K1、三极管 Q2，二极管 D、D3、D6、ZD1、ZD2，场效应管 TR2、TR3，电阻 Rll、R12、R13、R14、R15 连接组成； 三极管Q2的基极通过电阻R12与比较放大器芯片U1-2的第1脚连接，三极管Q2的集电极 通过电阻R13、R14分别与场效应管TR2、TR3的栅极G，场效应管TR2、TR3连接驱动电机。本实施例的工作原理如图2所示，+DC-IN直流电通过继电器触点开关经电阻Rll给比较放大器芯片 Ul-1、U1-2提供电源为VCC。此电压VCC再经电阻R6、R2、到比较放大器芯片Ul-I的6脚 (反相输入端)给C4充电，此充电电压由低到高，形成一个上升的斜线；另一路经电阻R3、 R4分压后给比较放大器芯片Ul-I的第5脚(正相输入端)作为基准电压；在C4的电压还 未充到基准电压时，此时比较放大器芯片Ul-I的第7脚(输出端)输出为高电平VCC，再经 电阻R1、R2反馈到Ul-I的第5、6脚，Ul-I的第5、6脚(反相输入端)电压再一次升高，再 经电阻R2给电容C4充电，当C4的电压高于基准电压时一比较放大器芯片Ul-I的第7 脚(输出端)电平翻转为低电平GND ；低电平再次经电阻Rl、R2反馈到Ul-I的第5、6脚， 同时电容C4的电压经电阻R2泄放到GND，又回到了初始上电的状态，比较放大器芯片Ul-I 的第6脚经电阻R6给电容C4充电再次出现了一个逐渐上升，又突然下降的电压。由于比 较放大器芯片U1-2的第3脚(正相输入端)与比较放大器芯片Ul-I的第6脚相接。比较 放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的高电平宽度变化随U1-2的第2脚的电位变化 而变化。由于比较放大器芯片U1-2的第3脚(正相输入端)输入的是一个固定锯齿波， 如果提高比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)电位，则(正相输入端)需要较高 的电压(锯齿波的靠顶部)才能使比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出高电平， 但是越到锯齿波的顶部，输出的高电平时间越短；则比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出 端)输出的PWM输出越窄。如果降底比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输入端)电位， 则(正相输入端)较低的电压(锯齿波的靠底部部分)也能使比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出高电平，此时锯齿波的越靠底部，输出的高电平时间越长；则比较放大器 芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的PWM输出越宽。这样只要调节比较放大器芯片U1-2 的第2脚(反相输入端)的电位则达到了 PWM调节的目的。RT是一个带开关的电位器，并 且电位器可调端与开关串联，当开关打接通后+DC-IN直流电源电压VCC经电阻R8，三极管 Q4经RT开关和可调电阻，经电阻R4，电容C2形成三极管Q4有基极电流，三极管Q4导通， 三极管Q4导通后的集电极电流再经R9给三极管Q3的基极提供电流使三极管Q3导通，三 极管Q3导通再使三极管Q4导通，起到一个锁定的作用，由于有三极管Q3射极的反馈电阻 R10，使三极管Q3基极电压提升，这个电压让三极管Ql导通，并让继电器Kl吸合。+DC-IN 直流电源经继电器Kl触点电源VCC，给比较放大器芯片Ul-l、Ul-2和负载供电。当调节RT 可调电阻时，+DC-IN直流电源经三极管Q4经RT开关和可调电阻再到三极管Q3的集电极再 到三极管Q3的发射极到电阻RlO再到GND形成回路，比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相 输入端)经电阻R5接到可调电阻的可调端，当改变可调电阻的可调端时，可调端的电位也 随之改变，达到PWM调节的目的，同时电容C2稳定比较放大器芯片U1-2的第2脚(反相输 入端)的电位，防止可调电阻的接触或其它干拢而影响比较放大器芯片U1-2的第2脚(反 相输入端)的电位。当调制好的PWM由比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出，其 输出的电流较小，需经过电流放大后才能驱动电机。当比较放大器芯片U1-2的第1脚(输 出端)输出的PWM高电平经电阻R12给三极管Q2的基极，三极管Q2导通，电源VCC经三极 管Q2的集电极再经电阻R13、R14驱动场效应管TR2、TR3的栅极G，使驱动场效应管TR2、 TR3导通驱动电机。当比较放大器芯片U1-2的第1脚(输出端)输出的PWM低电平经电阻 R12给三极管Q2的基极，三极管Q2截止；另一路经二极管D6再经电阻R13、R14把场效应 管TR2、TR3的栅极G电压拉低，使场效应管TR2、TR32截止。 以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的 技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种简易PWM直流电机调速控制电路，其特征是包括锯齿波产生电路(1)、PWM调 制电路O)、控制及调节电路⑶和输出电路⑷；锯齿波产生电路(1)的输出端通过PWM 调制电路( 连接输出电路(4)的输入端之一，控制及调节电路C3)的输出端之一连接PWM 调制电路⑵的控制输入端，控制及调节电路⑶的输出端之二连接输出电路⑷的输入 端之二；锯齿波产生电路(1)由比较放大器芯片Ul-I及其外围电阻、电容连接而成，PWM调 制电路⑵由比较放大器芯片U1-2及其外围电容连接而成；控制及调节电路(3)由带开关 的电位器RT、若干个三极管及其外围的二极管、电容、电阻连接而成；所述输出电路由 继电器K1、三极管Q2、场效应管TR2、TR3及其外围二极管、电阻连接而成。
2.根据权利要求1所述的一种简易PWM直流电机调速控制电路，其特征是所述锯齿 波产生电路(1)中比较放大器芯片Ul-I外围的电阻，包括电阻R1、R2、R3、R4和R6 ；比较放 大器芯片Ul-I的电源输入端连接直流电源VCC，比较放大器芯片Ul-I的正输入端通过电阻 R3与控制及调节电路C3)连接，比较放大器芯片Ul-I的负输入端与PWM调制电路(2)连 接，电阻R1、R2分别跨接在比较放大器芯片Ul-I的正输入端、负输入端与输出端之间，比较 放大器芯片Ul-I的正输入端通过电阻R4接地。
3.根据权利要求1所述的一种简易PWM直流电机调速控制电路，其特征是所述PWM调 制电路O)中比较放大器芯片U1-2外围的电容，包括电容C3和C4;比较放大器芯片U1-2 的正输入端与锯齿波产生电路(1)中比较放大器芯片Ul-I的负输入端连接并通过电容C4 接地，电容C3的一端接地、另一端连接控制及调节电路(3)的一个输出端，比较放大器芯 片U1-2的负输入端通过电阻R5连接控制及调节电路(3)的一个输出端，比较放大器芯片 U1-2的输出端连接输出电路的输入端之一。
4.根据权利要求1所述的一种简易PWM直流电机调速控制电路，其特征是所述控制 及调节电路(3)由一个带开关的电位器肌，三极管04、03、01，二极管01、02、04、05，电容 C2，电阻R5、R7、R8、R9、RlO连接组成；Ql的基极通过D4与Q3的基极连接，RT跨接在三极 管Q4的基极与三极管Q3的集电极之间，RT的可调端与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3 的发射极通过电阻RlO与三极管Ql的发射极连接，三极管Q4的集电极通过电阻R9连接三 极管Q3的基极，三极管Q4的发射极通过电阻R8连接输出电路的输入端之二，三极管 Ql的集电极通过二极管D1、D2连接输出电路的输入端之二。
5.根据权利要求1所述的一种简易PWM直流电机调速控制电路，其特征是所述输出 电路中的外围二极管、电阻，包括二极管D、D3、D6及稳压二极ZD1、ZD2，和电阻R11、 R12、R13、R14、R15 ；三极管Q2的基极通过电阻R12与比较放大器芯片U1-2的输出端连接， 三极管Q2的基极、集电极通过电阻R15连接，三极管Q2的基极、发射极通过二极管D6连 接，三极管Q2的发射极通过电阻R13、R14分别与场效应管TR2、TR3的栅极G连接，场效应 管TR2、TR3的源极S接地，场效应管TR2、TR3的漏极D连接输出电路的负输出端；场 效应管TR2、TR3的漏极D通过稳压二极ZD1、二极管D3连接三极管Q2的发射极及通过二 极管D连接输出电路的正输出端。
专利摘要本实用新型涉及一种简易PWM直流电机调速控制电路，其特征是包括锯齿波产生电路(1)、PWM调制电路(2)、控制及调节电路(3)和输出电路(4)；锯齿波产生电路(1)的输出端通过PWM调制电路(2)连接输出电路(4)的输入端之一，控制及调节电路(3)的输出端之一连接PWM调制电路(2)的控制输入端，控制及调节电路(3)的输出端之二连接输出电路(4)的输入端之二。本实用新型采用改变比较放大器U2-2输入端的基准电压使其输入锯齿波电压信号在不同的电压高度进行翻转，使U2-2的1脚输出的PWM随比较器U2-2的2脚基准电压高低而变化，再通过场效应管进行电流大，驱动直流电机以达到调速目的，具有电路简单、能耗低和性价比高的优点。
文档编号H02P7/29GK201854235SQ20102056800
公开日2011年6月1日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年10月19日
发明者伍秉华, 徐守越, 汪军 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司