PWM电路设计报告
PWM电路设计报告 一. 设计任务 1. 设计基丁•运放的PWM电路原理图(计算以及元器件的选择) 2. 电路的仿真,PCB板的设计 3. 电路最终的安装和调试 4. 提交本组作品以及实验报告 二. 设计要求 I •采用正负12V的电源 II•脉冲调制的要求:EkHz,占空比连续可调,可调区间为20%〜80% III. 运放的选择耍求:频率在…个范围内可调,最后可调节频率在1kHz,三角波 的幅值Vr给定 IV. 幅值范围在—4V~+4V 三. 基本原理 PWM (Pulse Width Modulation)控制电路即脉冲宽度调制电路,通过对一系列 脉冲的宽度进行调制,来等效地获得所需要波形(含形状和幅值)。 PWM控制的基本原理: 理论基础:冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时,其效果基本 相同。冲量指窄脉冲的面积。效果基本相同,是指环节的输岀响丿应波形基本相同。 低频段非常接近,仅在高频段略有差异。 几)4/(0 a“)4/(0 4 a)b)c)d) 图1形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 面积等效原理: 分别将如图1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节(R-L电路)上,如图2a所 示。其输出电流i⑴对不同窄脉冲时的响应波形如图2b所示。从波形可以看出, 在i(t)的上升段,i(t)的形状也略有不同,但具下降段则儿乎完全相同。脉冲 越窄,各i(t)响应波形的差异也越小。如果周期性地施加上述脉冲,则响Ky:i(t) 也是周期性的。用傅里叶级数分解后将可看出,齐i(t)在低频段的特性将非常 接近,仅在高频段有所不同。 a) 图2冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波,正弦半波N等分,看成N个相 连的脉冲序列,宽度相等,但幅值不等;用矩形脉冲代替,等幅,不等宽,中点 重合,面积(冲量)相等,宽度按正弦规律变化。 SPWM波形——脉冲宽度按正弦规律变化而和止弦波等效的PWM波形。 a) 图3用PWM波代替正弦半波 耍改变等效输出正弦波幅值,按同一比例改变各脉冲宽度即可。 PWM电流波:电流型逆变电路进行PWM控制,得到的就是PWM电流波。 PWM波形可等效的各种波形:直流斩波电路:等效直流波形 SPWM波:等效正弦波形,还可以等效成其他所需波形,如等效所需非正弦交流 波形等,其基本原理和SPWM控制相同,也基丁•等效面积原理。 1kQ 4 R3 1kQ 半ZPD8.2丄 J2 四.基本组成电路 1.信号产生电路 丄D品 2;ZPD8.2 丄D2 LF347BD 1000 9( 7 • lu cd R2 1kQ B no Oj“v 0 2・输出电路 3.电源电路 12 Vrms 50 Hz 0・ LM7912CT 五.仿真图及PCB板总图 1.整体仿真图: 12 Vrms 2.方波三角波仿真: 3.电源仿真: 示波器-XSC1 4. PWM仿真: 滑动变阻器15%滑动变阻器30% 滑动变阻器50% 滑动变阻器75% 滑动变阻器80% 滑动变阻器100% 5.PCB板图 R3oH TT o o □ 1X R7-J—I。。口 •A OOOOOOOG ^^0.0,0,0 00^ clrolo o 丄“ro □ oo 1 3 2 R1 od1+2| ■q O 0 C6 R2 O4ZZ R51 □ o C5 o o_ + D8O 4— u Rl P2 □ oo ^51P3-O 口-plf^~5 OH 六.实验总结