如何设计您需要的 PWM 电路

有几种不同的方式来控制直流电机的速度。然而，最优选和最简单的方法之一是使用脉冲宽度调制 (PWM) 电路。 PWM（脉冲宽度调制）是一种长期用于驱动惯性负载的技术。在控制电机驱动器中使用脉冲宽度调制具有几个优点。

但也许，最显着的优势在于，由于晶体管要么完全“关闭”，要么完全“开启”，因此开关导体中的功率损耗仍然很小。本文讨论了如何设计 PWM 电路。在这里，将讨论一些重要问题，例如有效地将电信号切割成离散部分，以降低电子信号传输的功率。

PWM电路专业介绍

脉冲宽度调制 (PWM) 是用于描述一种数字信号的术语。脉冲宽度调制可用于许多应用，例如复杂的控制电路。 PWM 被广泛使用的标准方法是控制 LED 的调光和控制伺服电机的方向。

脉宽调制电路通过降低电信号传输过程中的平均功率来工作。它通过将信号分离成离散的部分或样本来做到这一点。如前所述，在电信、电压调节、伺服电机控制、数字电路、电机速度控制等方面有很多优势和用途。

脉宽调制电路是许多用户的首选，因为它们在运行时不会产生很多噪音。与在处理过程中发出一些声音的模拟信号不同，脉冲宽度调制电路具有抗噪性和高效性。更好的是，脉宽调制电路经济且不需要大量空间。脉冲宽度调制电路的构建并不棘手或任务繁重。制造这些电路所需的组件很容易组装。

此外，与其他课程的设计不同，脉宽调制电路的制造或生产步骤非常舒适。脉宽调制电路很容易用最少的硬件转换回模拟电路。

PWM 电路中的占空比、频率和脉冲宽度

占空比

如前所述，脉宽调制信号会在特定时间内保持打开状态，然后在其余时间关闭。它在“开”和“关”的基础上运行。使 PWM 信号更有用和独特的一个方面是，可以通过控制占空比将其设置为保持特定时间。 PWM 信号保持导通时间或高电平的时间百分比或比率称为占空比。

如果信号保持打开，则它处于 100% 占空比。但如果它总是关闭，那么它是 0% 占空比。占空比计算公式如下：

占空比=开启时间/（开启时间+关闭时间）

lPWM频率

脉宽调制电路的频率决定了 PWM 完成一个周期所需的速度，或者说是多快。一个周期是脉宽调制信号的完整或完整的开和关周期。通常，许多微控制器生成的脉宽调制信号约为 500 Hz。这种频率在转换器和逆变器等高速开关元件中得到了广泛应用。

然而，并非所有应用都需要高频。例如，要控制伺服电机，您需要产生频率约为 50Hz 的 PWM 信号。简单来说，脉宽调制信号的开启和关闭速度取决于PWM信号的频率。

PWM 电路中的脉冲宽度

PWM 电路由脉冲宽度 (PW) 组成。根据定义，脉冲宽度是单个脉冲的上升沿/高沿和下降沿/低沿之间经过的时间或时间。脉冲宽度是另一个信号的持续时间，通常是传输中使用的载波信号。为了使此类测量准确且可重复，50% 的功率电平用作参考点。

如何构建 PWM 电路

构建 PWM 电路本身并不是一项艰巨的任务。以下是制作PWM电路所需的一些材料。光面纸

• 覆铜板
• 丙酮
• 氯化铁
• 激光打印机
• 剪刀
• 记号笔
• 塑料容器
• 砂纸
• 安全手套
• 看到
• 乳胶手套

第 1 步：设计电路

首先在 PCB 设计软件中设计原理图。您可以使用 Kicad、Express PCB、Dip Trace、NI Multism 或 Altium Designer 等设计软件。 EAGLE PCB 设计软件是最佳选择。

第 2 步：设计 PCB 布局

完成原理图设计后，现在是开发 PCB 布局的时候了，最好使用 Eagle EDA 工具。完成后，从印刷电路板的制造中取出打印件，布局失败的可能性很高，这可能会对最终产品的功能产生负面影响。光面纸上有几个PCB布局。此处，仅使用激光打印机。这里需要的组件包括：

• 接头（2.54 毫米）
• PCB：FR4 玻璃纤维
• 螺丝接线端子
• 电容器 – 0.1 uF (104)
• 电阻器
• 1N5403 – 二极管（3 安培）
• TLP250 – 栅极驱动器
• IRFP460 – 功率 MOSFET

第三步：焊接工艺

要驱动功率 MOSFET，请使用 IC 栅极驱动器。但同样，TLP250 IC 适用于 IGBT 和功率 MOSFET 的栅极驱动电路。您可以使用 PWM 控制器来控制 LED 的亮度级别，甚至可以将其用作 LED 驱动器。 PWM 控制器还可以工作或执行与 PWM 调光器相同的角色。

第 4 步：MOSFET 功耗计算

第四步涉及功耗的计算。以下是计算功耗的公式：

P =R X I ²

P =Rds (ON) X I ²

在这里，

P =功率

I =电流

Rds(ON) =漏源导通电阻

第 5 步：最大功耗减去散热器

功耗是 MOSFET 在指定热条件下的最大功耗。构建 PWM 电路的第五步是计算没有散热器的最大功耗。功耗的计算很简单。功耗的计算方法是将结温减去环境温度，然后除以最大结温。

Pd =Tj (max) – TA

ROJA

第 6 步：PWM 驱动器的接口

这是拥有 PWM 电路的最后一步。要连接或完成 PWM 驱动器，您需要跳线、PWM 驱动器、A​​rduino UNO 板、直流电机、SMPS 和 10k 电位器。

注意事项

PWM 电路设计可能是一项艰巨的任务，尤其是如果您没有仔细遵循说明。您可能会注意到，实际上，事情会与您在书本或互联网上找到的有所不同。为了安全起见，您需要考虑几个问题。例如，您必须确保准备好所需的所有材料。

此外，您需要确保按照指示从头到尾执行所有步骤。您还必须考虑与安全有关的问题。确保您在清洁和安全的环境中工作。此外，您需要熟悉计算，因为您可能需要计算一些重要方面，例如功耗、电阻瓦数和微控制器的使用等。

应用领域

PWM 电路可用于各种应用。以下是 PWM 控制器使用的恰当示例：

• 用于控制直流电机的速度
• 它们可用于控制 LED 灯条和 LED 灯的亮度
• 用于生成音调
• 它们还可用于直流电加热器
• 用于直流供电组件

您要设置 PWM 控制器吗？您可以联系我们

设置 PWM 控制器可能是一项艰巨的任务。大多数人在设置 PWM 控制器时发现很难。您是否发现很难设置 PWM 控制器？不用担心。 WellPCB 随时为您提供帮助。当我们可以提供帮助时，不要沉默地受苦。我们了解与 PWM 电机控制器有关的各个方面。让我们在您坐下来放松时为您安排好一切。根据您的使用情况，我们将为您设置负载，连接所有接线以避免短路，并计算您的 PWM 控制器的最大功耗。

结论

如前所述，控制直流电机的速度可以通过多种方式实现。然而，使用脉冲宽度调制是最好和最值得信赖的方法。使用脉宽调制控制直流电机的速度有很多优点。其中一些包括小功率损耗和恒定的电机电压。构建 PWM 电机可能是一项令人沮丧的工作，尤其是在您不遵守所有说明的情况下。如果您发现难以开发和设置 PWM 控制器，您可以联系我们寻求帮助。我们是最优秀的专业 PWM 设计师，拥有数十年的经验和专业精神。