脉宽调制电路简介

1.6.2.1 脉宽调制要点

1.脉冲周期

在调制过程中，所有控制脉冲的周期都相同，并且是固定不变的。

2.脉冲宽度

脉冲宽度是可调的。因此，脉冲序列的占空比将随着脉冲宽度的改变而改变。

1.6.2.2 脉宽调制电路

1.关于时基集成电路

脉宽调制电路可以有许多形式，这里介绍的是一种比较简单的电路，其核心部件是时基集成电路（555电路），如图1-37所示。图1-37中：

直流电源的电压取0～12V。

图1-37 脉宽调制电路

a）脉宽调制电路 b）脉宽调制的波形

4脚是复位端，通常和8脚相连，接至电源的正端；1脚接至电源的负端。

6脚和2脚相连，是信号输入端；3脚是信号输出端。当输入信号低于电源电压的1/3时，3脚输出高电平；当输入信号高于电源电压的2/3时，3脚输出低电平。

7脚是放电端，当3脚输出低电平时，内部的放电晶体管导通，而当3脚输出高电平时，内部的放电晶体管截止。

5脚是外部的参考电压输入端，当没有外部电压时，常通过电容器C₂接地。

2.电路的工作特点

（1）接通电源

开机时，由于电容器C₁两端的电压不能跃变，时基电路的输入端（A点）为低电位，输出端（B点）为高电位，U_B=U_D=12V，VT导通。

（2）第一次翻转

紧接着，电源电压U_D将通过R₁、VD₁和RP的左侧（电阻值为R_P1）向C₁充电，如图1-37中之虚线①所示，充电过程如图1-37b中之曲线③所示，A点电位U_A上升。当U_A上升到2U_D/3（U_A=8V）时，时基电路的输出端翻转为低电位，U_B=0V。

（3）第二次翻转

当时基电路的3脚为低电位时，7脚对地的晶体管（在时基电路内部）导通，C₁将通过RP的右侧（电阻值为R_P2）、VD₂和7脚放电，如图1-37中之虚线②所示，放电过程如图1-37b中之曲线④所示，A点电位U_A下降。当U_A下降到U_D/3（U_A=4V）时，时基电路的输出端翻转为高电位，U_B=12V。7脚对地的晶体管截止，C₁又开始充电。(www.xing528.com)

（4）占空比的调节

上述过程周而复始，就得到如图1-37b下部所示的脉冲序列（曲线⑤）。C1每两次重新充电之间的时间间隔t_C为脉冲周期，而每次从U_D/3上升到2U_D/3之间的时间间隔t_P为脉冲宽度。

当RP的滑动端移向左侧时，R_P1减小，C₁的充电时间缩短；而R_P2增大，放电时间延长，脉冲的占空比减小；反之，当RP的滑动端移向右侧时，C₁的充电时间延长，而放电时间缩短，脉冲的占空比增大。所以，调整RP滑动端的位置，就调节了脉冲序列的占空比，并最终调节了输出电压。

（5）脉冲频率

精确地推算脉冲频率比较困难，根据经验，可计算如下：

f_P≈1.44/（R₁C₁） （1-4）

式中 f_P———脉冲频率，Hz；

R₁———充电电阻，Ω；

C₁———充、放电电容，F。

3.元器件的选择

（1）决定振荡频率

选择 f_P=10kHz

（2）电容器C₁、C₂

选 C₁=C₂=0.01μF

（3）电阻R₁

由式（1-4）R₁=1.44/f_PC₁=1.44/（10⁴×0.01×10^-6）Ω=14.4kΩ

选标称值R₁=15kΩ

（4）电位器RP

为了使占空比的调节比较精细，RP的电阻值应适当地大一些。

今选 R_P=50kΩ

（5）电阻R₂、R₃

根据IGBT的要求，选R₂=200Ω，R₃=10kΩ