基于PWM技术的电动跑步机电源设计

2010年08月21日需要解答的题目：有没有人能看懂电源那一部分啊，那内里的电阻以及电容与输出电压是什么关系啊。这个电路我曾经拆过一个小台灯的电池充电电路就是这样的。能看懂的在评论里或留言告诉我下，先谢谢列位博友了。来源：电源技术应用作者：薛琳山东科学技术大学摘要：介绍了一种电动跑步机上使用的开关电源预设，接纳TL494作为电子脉冲宽度调制芯片，并在cPu的配合下举行速度的闭环节制，实现了直流电机的调速，同时还预设了过热、过流等保护电路，本预设的电源具有电路简单、性能可靠等独特的地方。要害词：跑步机电源；脉宽调制；保护电路0 引言中国经济与世界的不停接轨，使中国台湾这个原先在电动跑步机行业一直处于垄断的地位，逐步地被国内大陆的电跑厂家所削弱。据2006年、2007年景都体育运动产物展示会的不完全统计，国内有100家以上生产电动跑步机的企业。在电动跑步机产物中，家用跑步机占领了最大的市场份额，而家用跑步机以性能实用、价格价廉的独特的地方决定了跑步机的传动接纳小功率的直流电机，由于直流电机的速度与电枢的输出电压成正比，因此，电机的调速需要解答的题目实际上成为了直流电源的预设需要解答的题目。最近几年来，跟着新型电力电子功率器件的不停浮现，直流电机的节制方式发生了较大的变化。接纳全控型的开关功率元件举行电子脉冲宽度调制(pulse width modulation，略称PWM)已成为直流电机主要的调速方式之一。这种调速要领具有开关频率高、低速运行稳定、动态性能优良、效率高等优点。1 电源系统预设本预设的跑步机电源节制对象是直流电机，目的是实现电机转速的节制，扼要的事情原理是市电经全桥整流、滤波后实现AC／DC转换，之后接纳功率场效应管作为主开关元件，通过TL494来节制功率场效应管的通断时间，从而节制电机的电枢电压来实现转速的节制。1)主电路预设咱们预设的电源主电路见图1所示。预设接纳四个整流二极管6A10构成整流桥，再经电流通过容C1的滤波，实现AC／DC的转换。之后通过PWM节制器电路送来的PWM信号节制功率场效应管IRFP460的通断，来转变直流电机电枢上的电压。图中Rq为电流保护的抽样电阻，该电阻的压降直接反映了主回路电流的巨细，触点J1一1为电动跑步机启动运行后闭合。2)节制电路节制电路包括PWM信号产生电路以及异常时的过流、过热保护电路组成。(1)PWM信号的产生按照TL494的应用资料，锯齿波的频率可由公式计较如下：式(1)中Rt以及Ct取值参考范围：Rt=5～lOOkΩ，Ct=0．001～0．1μF，按照后级功率场效应管推荐的开关频率l5kHz，本预设中Rt取7．5kΩ，Ct取0．01μF 。由TL494产生PWM信号的电路如图2所示。系统中将误差放大器、节制放大器并联使用，放大器的同相端输入的是速度给定信号，反相端输入的是速度反馈信号，形成闭环节制；2、3脚之间接入的是阻容校正；13脚接地，使TL494不使用推挽型输出，此方式下内部的触发器不起作用，两路输出相同的PWM信号，且频率与锯齿波振动频率相同。接到TL494上的速度给定信号是由单片机按照用户在面板上的操作而产生的数字电子脉冲信号经变换后天生的模拟信号；而速度反馈信号是通过光电传感器的数字电子脉冲信号获得的，该光电传感器是加装在与电机同轴的码盘上，其电子脉冲频率直接反映电机的转速，同样该数字电子脉冲信号也变换成模拟信号，涉及数字电子脉冲到模拟电路的转换电路，因篇幅需要解答的题目不再赘述。(2)保护电路对电机的保护一般包括过压、欠压、过流、过热等，考虑现场的实际情况以及节制产物成本等诸多因素，预设了比较重要的过热保护以及过流保护功能，详细的保护电路如图3所示。图l中主回路上的电流抽样电阻Rq，其值巨细按照不同功率的电动跑步机要求的限流值来决定，实际使用时选用不同长度的康铜丝。Rw为热敏电阻，其导热部分用直径φ3螺丝与功率场效应管紧固在一路，咱们接纳的是负温度系统的RT338006，其在25℃的电阻值为lOkΩ，在60℃的电阻值为3．02kΩ 。在正常情况下，主回路上的电流只有2A左右，反映电流信号的电压不足以使VT1导通，而在正常情况下热敏电阻Rw的阻值大于R10，比较器B的同相端电压小于反相端电压，输出为低电平；比较器A的反相输入端的电压大于同相输入端的电压，输出也为低电平。因此，有3个电极的管子VT2截止，TL494输出的PWM信号通过VT3，VT4去节制功率场效应管的通断，从而节制电机的转速。当过流情况发生时，Rq上的压降增大到VT1导通时，比较器B的反相输入端电压下降到接近0V，此时同相输入端的电压高于反相输入端，输出高电平，使VT2导通，从而将TL494输出的PWM信号封锁，功率场效应管截止，电机掉电，实现电机保护。实际上当过流发生时，Rq上压降增大的同时其值也反映到了比较器A的同相端，而此时VT1的导通还引起了比较器A反相端电压的减低，这样的效果也使得比较器A输出高电平，该信号同样通事后面的或门确保了VT2的导通，因此从电路的形式上看过流保护实现的是双重保护。对于过热保护来讲，一朝功率场效应管过热时，热敏电阻温度也随之升高，当热敏电阻阻值小于3kΩ(约60℃)时，比较器B的同相输入端电压大于反相输入端的电压，比较器输出高电平，同样将TL494输出的PWM信号封锁，使电机掉电而实现保护。2 结束语本文预设的电动跑步机电源，具有调速方式简单、电路布局简单、成本低廉等独特的地方，同时电源还具有过流、过热等保护办法。三年来，该电源经过国内多家用电器跑厂家的配套使用，客户反映电机运转平稳，保护性能可靠，是比较理想的小功率直流电机的节制电源，具有较好的使用价值。

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