一、PWM 發(fā)生器電路在直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中的關(guān)鍵作用

在直流電機(jī)調(diào)速領(lǐng)域，PWM 發(fā)生器占據(jù)著舉足輕重的地位。通過精準(zhǔn)調(diào)控脈沖寬度，PWM 發(fā)生器能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)速度的細(xì)膩且高效調(diào)節(jié)，進(jìn)而顯著影響整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。其核心價(jià)值體現(xiàn)在利用脈沖寬度的變化，巧妙地控制電機(jī)的供電特性，從而達(dá)到理想的調(diào)速效果。

二、PWM 發(fā)生器的主要功能

PWM 發(fā)生器的核心功能是在 PWM 和 REF 端口之間生成脈寬調(diào)制電壓，實(shí)現(xiàn)對電機(jī)供電的精準(zhǔn)控制。當(dāng)脈沖處于低電平狀態(tài)時(shí)，輸出電壓歸零；而當(dāng)脈沖躍升至高電平時(shí)，輸出電壓則穩(wěn)定在預(yù)設(shè)的幅度值。這一過程中，占空比（即脈沖導(dǎo)通時(shí)間與整個(gè)周期的比值）成為關(guān)鍵調(diào)節(jié)參數(shù)，可根據(jù)輸入值靈活調(diào)整，以滿足不同電機(jī)轉(zhuǎn)速需求。通過改變占空比，能夠細(xì)膩地控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)從低速平穩(wěn)運(yùn)行到高速高效輸出的無縫切換。

三、PWM 發(fā)生器引腳功能解析

ref+ ：作為輸入電壓的正端引腳，為電路提供基準(zhǔn)電壓的正向輸入路徑，確保 PWM 信號(hào)的準(zhǔn)確生成與穩(wěn)定輸出。

ref- ：用于輸入電壓的負(fù)端接入，與 ref+ 配合，完成輸入電壓的完整回路，為后續(xù)的信號(hào)處理和調(diào)制提供穩(wěn)定的電壓參考。

pwm ：擔(dān)當(dāng) PWM（平均電壓）的輸出端口，將生成的脈寬調(diào)制信號(hào)傳遞給負(fù)載（如直流電機(jī)），驅(qū)動(dòng)其按照預(yù)設(shè)的占空比運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的速度控制。

ref 引腳 ：在 PWM 電壓設(shè)定過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，用于引入?yún)⒖茧妷褐担瑸檎伎毡鹊恼{(diào)節(jié)提供基準(zhǔn)依據(jù)，確保輸出 PWM 信號(hào)的電壓幅度符合設(shè)計(jì)要求。

四、分立式 PWM 發(fā)生器電路原理與應(yīng)用

分立式 PWM 發(fā)生器電路廣泛應(yīng)用于直流電機(jī)速度控制場景，其設(shè)計(jì)原理與實(shí)現(xiàn)方式多樣，能夠滿足不同系統(tǒng)架構(gòu)和成本控制需求。以下是幾種典型的實(shí)現(xiàn)途徑與設(shè)計(jì)要點(diǎn)：

（一）基于數(shù)字波形的占空比調(diào)節(jié)

數(shù)字波形的占空比可通過兩種常見方式實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)：一是利用可調(diào)模擬電壓電平，如在基于 NE555 的 PWM 發(fā)生器設(shè)計(jì)中，通過外部電位器或可編程電壓源調(diào)整輸入的模擬電壓，進(jìn)而改變 PWM 波形的占空比；二是在數(shù)字系統(tǒng)中，借助二進(jìn)制值對 PWM 波形進(jìn)行精準(zhǔn)定義，通常由微控制器內(nèi)部的定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器模塊生成相應(yīng)時(shí)序信號(hào)。然而，對于一些追求極致簡約的電路設(shè)計(jì)，或者在不便于集成微控制器的場景下，采用分立邏輯組件構(gòu)建 PWM 發(fā)生器成為一種高效且靈活的替代方案。

（二）多通道 PWM 波形生成

某些復(fù)雜應(yīng)用需要多個(gè) PWM 波形協(xié)同工作，例如雙通道 PWM 電路可同時(shí)控制兩個(gè)直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速。如圖所示的電路設(shè)計(jì)可從 8 位數(shù)字輸入字生成兩個(gè) PWM 波形，每個(gè)信號(hào)包含 15 個(gè)可調(diào)占空比值。這種設(shè)計(jì)優(yōu)勢在于能夠充分利用有限的數(shù)字輸入資源，通過合理的電路布局和邏輯控制，實(shí)現(xiàn)多路 PWM 信號(hào)的同步輸出。例如，8 位字可以通過安裝在 PC 中的擴(kuò)展板、不具備內(nèi)置 PWM 功能的處理器的 8 位端口，或者從筆記本電腦的打印機(jī)端口獲取，為各類嵌入式系統(tǒng)和自動(dòng)化設(shè)備提供了便捷的電機(jī)調(diào)速解決方案。

（三）占空比可編程性與電路擴(kuò)展性

在特定設(shè)計(jì)中，標(biāo)記 / 空間比可編程至 15/16，而非傳統(tǒng)的 16/16，這種靈活的占空比調(diào)節(jié)能力為電路設(shè)計(jì)提供了更多的靈活性和適配性。當(dāng)二進(jìn)制輸入為 0000 時(shí)，兩個(gè)輸出端會(huì)呈現(xiàn)連續(xù)的低電平狀態(tài)，從而關(guān)閉兩個(gè)電機(jī)。雖然一些類似電路會(huì)采用專門的 “啟用” 輸入引腳來實(shí)現(xiàn)電機(jī)的停轉(zhuǎn)控制，但在本設(shè)計(jì)中并非必需，這簡化了電路結(jié)構(gòu)，降低了控制復(fù)雜度。

對于完整的雙通道電路構(gòu)建，僅需額外添加一個(gè) 74HC193 芯片即可。HCF4060 發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)能夠同時(shí)驅(qū)動(dòng)兩個(gè)通道，確保兩個(gè)電機(jī)的 PWM 信號(hào)同步且穩(wěn)定。在 74HC74 封裝中，自由觸發(fā)器可用于第二個(gè)通道的信號(hào)生成（相應(yīng)的引腳編號(hào)已標(biāo)注在圖中）。整個(gè)雙通道 PWM 發(fā)生器電路僅需四個(gè)集成電路（IC）即可高效構(gòu)建，這種高集成度、低成本的設(shè)計(jì)理念使其在工業(yè)控制、消費(fèi)電子以及 DIY 項(xiàng)目等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。