测控电路论文

本科学年论文学院物理电子工程学院专业电子科学与技术年级2012级姓名王洋论文题目脉宽调制控制电路的原理及应用指导教师马建忠职称副教授成绩2012年12月25日学号：20125044017目录1引言........................................................................................................12什么是脉宽调制控制电路…………………………………….............23脉宽调试控制电路的工作原理…………...……………...……...........34三角波脉宽调制器.................................................................................45三角波脉宽调制器的典型应用电路.....................................................5摘要在各种精密测控、机电设备控制等系统中，常常需要对电动机、功率电源等实现连续的控制。由于这些控制通常是将交流信号连续编程直流信号，或者将直流信号连续逆变成交流信号来达到控制目的。本文主要介绍了什么是脉宽调制控制电路、脉宽调制控制电路的工作原理以及典型的脉宽调制电路——三角波脉宽调制器。关键词：脉宽调制控制电路、三角波脉宽调制器一、引言脉宽调制器是一个自动的电压-脉宽变换器（也称V/W电路）。对它的基本要求是死区要小，调宽脉冲的前后沿的斜率大，也就是比较器的灵敏度要足够高。在设计脉宽调制器的实际电路时，应使其简单、可靠，且不受外界干扰。比较器的灵敏度与系统的的控制模式、实际控制系统的具体要求等有关，应该综合考虑，否则在整个系统的电路处理上会带来一定的困难。二、什么叫脉宽调制控制电路脉宽调制控制电路，通常称为PWM控制电路，是利用半导体功率晶体管或晶闸管等开关器件的导通和关断，把直流电压编程一系列复制相等的脉冲电压，通过改变脉冲电压的宽度或周期以达到目的，或者改变脉冲电压宽度和脉冲系列的周期以达到变压变频目的的一种交换电路。采用脉宽调制实现功率输出连续调节的好处使电源的能量能得到充分的利用，电路的效率高。譬如：当输出为50%的方波时，脉宽调制电路消耗的电源能量也为50%，也就是说几乎所有的能量都转换为负载功率输出。而采用觉的电阻降压调速时，要使负载获得电源最大输出功率50%的功率，电源必须提供70%以上的功率，这多出的21%的功率消耗在电阻的压降和热上。因此，脉宽调制电路在直流电动机调速、交流电动机变频调速、开关稳压电源、不间断电源（DPS）以及功率控制及变换等控制电路中有着广泛的应用。三、脉宽调制控制电路的工作原理基本的脉宽调制控制电路包括电压-脉宽变换器和功率放大器两部分，如1图所示。去处放大器N工作在开环状态，可将连续电压信号变成脉冲电压信号。二极管VD在V关断时为研发负载RL提供释放电储能形成续流回路。N的反相端输入三个信号：一个是锯齿波或三角波调制信号uP，其频率是主电路所需的开关调制频率，一般为1~4kHz；另一个是控制电压uc，其极性与大小随时可变；再一个是负偏置电压u0，其作用是uc=0时通过Rp的调节使比较器的输出电压ub为宽度相等的正负方波，如图2-a所示。当控制uc0时，锯齿波过零的时间提前，结果在输出端得到正半波比负半波窄的调制方波。当uc0时，锯齿波过零的时间后移，结果在输出端得到正半波比负半波宽的调制方波。若锯齿波的线性良好，则输出正向脉冲的点空比为式中ucm——控制信号uc的最大值。kmk121uuT图1PWM控制电路原理图2锯齿波脉宽调制波形图PWM信号加到主控电路的开关管v的基极时，负载RL两端电压uL的波形图如图3所示。显然，通过PWM控制改变开关管在一个开关周期T内的导通时间t的长短,就可实现对RL两端平均电压UL大小的控制。四、三角波脉宽调试器脉宽调制器也常用三角波发生器代替锯齿波脉冲源，如图所示。运算放大器N1组成滞回比较器，N2组成反相积分器，他们共同组成正反馈回路，形成自激振荡，由N1输出方波，N2输出三角波。滞回比较器N1具有上行滞回特性，它的基准电压为0V，高、低输出电位由稳压管VS1、VS2的稳定电压决定。当VS1、VS2的稳定电压值相等时，滞回比较器对应的输入和输出参数都是大小相等、方向相反的。N1输出的方波经电位器RP分压后加到积分器N2的输入端，经过几分输出形成堆成的三角波。图4三角波脉宽调制器电路三角波电压up与控制信号UC加到单极性脉冲宽度比较电路的输入端。从图中可以看出，v1、v2的发射结图5单极性脉宽调制器输出波形a)uk=0b)uk0c)uk0五、总结在这次写论文中我收获很多，我感受到做论文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破。同时也意识到了自身存在的很多不足。在知识应用上缺乏将所学知识更好的了解。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。六、参考文献【1】康华光.电子技术基础【M】.北京：高等教育出版社，1998【2】胡寿松.自动控制原理【M】.北京：科学出版社，2002