NE555PWM脉宽调制电路分析与实验

NE555PWM脉宽调制电路PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。图1-5PWM脉宽调制图片以下为PWM工作原理:reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。当电路通电时，Pin2(触发点)接脚是低电位，因为电容器C1开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C1开始通过R1和对二极管D2充电。当在C1的电压到达+V的2/3时启动接脚6，造成输出接脚(Pin3)跟放电接脚(Pin7)成低电位。当第3接脚到低电位，电容器C1起动通过R1和D1的放电。当在C1的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚(Pin3)和放电接脚(Pin7)接脚到高电位并使电路周期重复。Pin5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。电容器C1通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C1的数值。公式：频率(Hz)=1.44/(R1*C1)利用555定时器实现宽范围脉宽调制器(PWM)脉宽调制器(PWM)常常用在开关电源(稳压)中,要使开关电源稳压范围宽(即输入电压范围大)，可利用555定时器构成宽范围PWM。仅需把一个二极管和电位计添加到异步模式运转的555定时器上，就产生了一个带有可调效率系数为1%到99%的脉宽调制器(图1)。它的应用包括高功率开关驱动的电动机速度控制。图1：在555定时器电路中增加一个二极管和电位计可构成一个宽范围PWM。/TD这个电路的输出可以驱动MOSFET去控制通过电动机的电流，达到平滑控制电动机速度90%左右。这也应用于灯光的控制，灯光的强度可得以有效控制。另一个应用是在开关式电源。PWM调整允许一个可变的输出电压。可通过555定时器(5个引脚)VC终端的反馈来调节电压。一个超过调节阈值限制的输出电压将提前结束基于周期循环的PWM信号，以维持输出电压的稳定。微处理器可以通过数字电位计直接调节PWM去控制电动机速度、灯光强度或者电源输出电压。对于周期因子(DF)：其中，而a是终端２和终端１之间电阻与终端3和终端１之间电阻的比值。选R3=R1，R2=100×R1，这时DF为1%至99%。如上所述，数字电位计可以代替R2。通过的电流有限是在该应用中使用数字电位计的主要约束。对于一个100kΩ的数字电位计，R1和R3可以达到1kΩ，则峰值电流为5mA。标准二极管可在递减线性下当作D来使用。对于理想的二极管，k=0.693，则有：DF和α之间为线性关系。图2显示了当α变化时VOUT的波形。图2：这三个波形显示了VOUT如何随α变化而变化。作者：HenrySantana，KavlicoCorp.由555芯片组成的脉宽调制(PWM)电路3.2PWM波产生模块（1）NE555内部结构原理图3.2NE555引脚图图3.3NE555内部结构图555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成的分压器、两个电压比较器C1和C2、基本RS触发器、放电三极管TD和缓冲反相器G4组成。虚线边沿标注的数字为管脚号。其中，1脚为接地端；2脚为低电平触发端，由此输入低电平触发脉冲；6脚为高电平触发端，由此输入高电平触发脉冲；4脚为复位端，输入负脉冲（或使其电压低于0.7V）可使555定时器直接复位；5脚为电压控制端，在此端外加电压可以改变比较器的参考电压，不用时，经0.01uF的电容接地，以防止引入干扰；7脚为放电端，555定时器输出低电平时，放电晶体管TD导通，外接电容元件通过TD放电；3脚为输出端，输出高电压约低于电源电压1V—3V，输出电流可达200mA，因此可直接驱动继电器、发光二极管、指示灯等；8脚为电源端，可在5V—18V范围内使用。（2）555定时器工作时过程分析如下：5脚经0.01uF电容接地，比较器C1和C2的比较电压为：UR1=2/3VCC、UR2=1/3VCC。当VI1＞2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器置0，G3输出高电平，放电三极管TD导通，定时器输出低电平。当VI1＜2/3VCC，VI2＞1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出高电平，基本RS触发器保持原状态不变，555定时器输出状态保持不来。当VI1＞2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出低电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器两端都被置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。当VI1＜2/3VCC，VI2＜1/3VCC时，比较器C1输出高电平，比较器C2输出低电平，基本RS触发器置1，G3输出低电平，放电三极管TD截止，定时器输出高电平。（3）PWM波产生原理图1所示电路形式，电路利用D1,D2单向导电特性将电容器C充，放电回路分开，再加上电位器调节，变构成了占空比可调的多谐振荡器。图中，Vcc通过RA，D1向电容充电，充电的时间为CRAtPH*7.0电容器C通过D2，RB及555中的BJT放电，放电时间为CRBtPL*7.0因而，振荡频率为CRBRAtPLtPHf*)/(43.1)/(1可见，这种振荡器输出波形的占空比为%100*))/((0(%RBRARAq图3.4图3.4占空比可调的方波发生器电路图图3.5电位器调到10%时的输出波形，此波形接近直流，此时，0tPL图3.6图3.6为电位器100%时输出波形