自动控制技术项目教程教学课件作者贺力克邱丽芳主编第7章节直流调速系统课件幻灯片.ppt

7.3 双极晶体管脉宽调制控制的直流调速系统 一、双极晶体管(BJT)脉宽调制(PWM)控制的直流调压电路 双极晶体管供电电路常采用“脉冲宽度调制”控制，又称PWM(Pulse Width Modulation)控制。 PWM调压供电电路的基本原理，是利用双极型晶体管的开关作用，将直流电源电压换成频率约为2000Hz的方波直流调压供电线路。 PWM型直流调压供电线路主要由锯齿波(或三角波)发生器、比较器和BJT供电电路三个部分组成。 图7-12 BJT-PWM直流调压电路的组成 BJT可逆供电电路的形式 在BJT可逆供电电路中，通常采用T形和H形两种： 1)T形电路的优点是开关元件少、线路简单，电动机一端可接地，便于引出反馈信号。 缺点是需要正、负两个极性电源，BJT元件要承受两倍电源电压。 2)H形电路虽然元件多些，电枢两端浮地；但元件耐压要求低，且只需单极性电源，实际中应用较多。 图7-13 BJT可逆供电电路 PWM直流电路的控制方式 在PWM可逆供电电路的控制方式上，又分双极性和单极性。 图7-14 PWM直流可逆供电电路输出电压波形 BJT-PWM直流调压的工作原理 该电路的三个部分的工作原理是：　　1)第一部分是一个由单结晶体自激振荡电路构成的锯齿波发生器。　　2)第二部分是控制部分，它是一个由运算放大电路构成的电 压比较器。 3)第三部分为开关电路功率放大部分。　　4) 驱动的负载是一小功率的直流伺服电动机，调制的电压频率为2000Hz。　 图7-15 PWM直流调压供电电路 由专用集成电路控制的BJT-PWM直流调速系统 系统的组成 图7-16 为由SG1731PWM集成电路控制的、由BJT(H型)电路供电的直流调速系统。 图中，SM为永磁式直流伺服电动机，供电电路为由4个BJT（V1∽V4）构成的H型电路，4个二极管为续流二极管，H型电路±22V直流电源供电。 SG1731为PWM专用集成电路，它由±15V和±22V两组直流电源供电。TG为测速发电机，电位器RP调节转速反馈电压Ufn,转速反馈信号送往集成模块③脚，给定信号送往④脚。 图7-16 SG1731PWM集成电路控制的位置随动系统 SG1731PWM专用集成电路 1、 SG1731PWM 集成电路的基本结构 2、SG1731PWM集成电路各管角的名称、输入输出信号和功能 3、电源及电压信号 两组电源：一组电源±Vs用于芯片的控制电路；另一组电源±Vo用于桥式功放电路。 4、三角波振荡器 由RS触发器,比较器A1、 A2，正、反向恒流源和外接电容器CT等构成三角波振荡器。 5、偏差放大器 6、PWM波的形成 7、关断控制功能 8、使用SG1731时应注意的事项 图7-17 SG1731 PWM集成电路管脚排列 图7-18 SG1731 PWM 集成电路内部功能结构示意图 表7-1 SG1731PWM 集成电路各管脚的名称，输入（出）信号和功能 脚号 脚名 输入（出）信号 功能 16 +Vs 正负直流电源I （±3.5V~±15V） 芯片控制电路电源 （此处为±15V） 9 -Vs 14 +V0 正负直流电源Ⅱ （±2.5V~±15V） 芯片功放级电路电源 （此处为±22V） 11 -V0 2 2V△+ V△+，三角波正限幅电压 三者决定三角波振荡器频率:(f为100～350kHz) 式中△U=(2V△+-2V△-) 7 2V△— V△—，三角波负限幅电压 6 CT 外接电容后接地 1 +VT 正、负门槛(阀值)电压 为比较器A4、A5提供正负门槛电压,以与三角波进行比较 8 -VT 3 N.I.INPUT 正相输入端 将给定信号与反馈信号接往偏差信号放大器进行比较 4 INV.INPUT 反相输入端 5 ERROR 偏差信号输出端 偏差信号放大器的输出端.在④与⑤间接反馈阻抗 13 OUTPUT A 驱动脉冲输出 输出正方脉冲至正、反两组双极晶体管基极,输出电流可达±100MA 12 OUTPUT B 15 SHUTDOWN 关断控制端 输入关断信号(低电平)，能使功放级晶体管截止 10 SUBSTRATE 芯片片基 接最低电位 图7-19 三角波振荡器原理图 1、SG1731PWM专用集成电路 2、主电路 在图7-1所示的系统中，主电路为由4个BJT（V1~ V4）构成的H型供电电路，4个二极管为续流二极管，其中SM为永磁式直流伺服电动机，电路由±22V直流电源供电。 3 、控制信号的综合和系统的工作过程 在比较器A1（或A5）上