一种由TL494为控制核心的脉宽调制技术
随着电力电子技术的发展，脉宽调制（pulse width modulation，pwm）技术的应用日益引起人们的重视。本文介绍了一种由tl494为控制核心的脉宽调制技术，并将其应用于直流电动机控制系统。分析了该系统的工作原理、实现电路以及pwm控制芯片的结构和具体应用。
1.控制系统的工作原理与实现
1.1系统工作原理
本控制系统的基本设计思路是采用降压斩波电路如图1。
图1 降压斩波电路及其波形
直流电源ud，负载为电动机（m），当开关器件（vt）被触发导通时，直流电压就加到电动机上，并持续t1时间。当场开关器件关断时，负载上的电压为零，并持续t2时间。若定义工作周期t=t1+t2，占空比k=t/t，则由波形图，并根据直流斩波电路的原理有：
系统输出电压平均值uo为：
其输出电压的有效值（u）为：
本系统所采用脉宽调制（pwm）工作方式，维持t不变，改变t1。
控制系统的原理框图如图2。
图2 控制系统原理框图
该系统中电源通过功率驱动电路使电动机工作，而功率驱动电路的通断由pwm控制芯片控制;系统对电动机电流进行取样，反馈到pwm控制芯片，与电流比较电路的电流值比较，以控制pwm信号输出，达到调速的目的。系统同时还对电源电压取样，反馈到pwm控制芯片，与电压比较电路的电压值比较，以控制pwm信号输出，达到欠压保护的作用。
功率驱动电路采用常见的buck电路，开关管选用power mosfet。其输出电压的调节通过控制器件的开通时问来实现，考虑电动机的电感影响，输出电流比较稳定，能耗也较低。
1.2pwm控制芯片的选用
在实现电动机pwm控制系统的控制电路中，本系统选用tl494芯片。tl494芯片具有抗干扰能力强、结构简单、可靠性高以及价格便宜等特点。
tl494的内部电路（如图3）由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
图3 tl494内部结构图
其中1、2脚是误差放大器1的同相和反相输入端;3脚是相位校正和增益控制;4脚为间歇期调理，其上加0～3.3v电压时可使截止时间从2%变化到100%。5、6脚分别用于外接振荡电阻rt和振荡电容ct，以确定振荡器产生锯齿波的频率fosc;
式中，rt和ct的取值范围：rt=5～100kq，ct=0.001～0.1μf。7脚为接地端;8、9脚和11、10脚分别为tl494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12脚为电源供电端;13脚为输出控制端，该脚接地时为并联单端输出方式，接14脚时为推挽输出方式;14脚为5v基准电压输出端，最大输出电流10ma;15、16脚是误差放大器2的反相和同相输入端。
1.3系统的实现电路
该控制系统的具体实现电路如图4。系统采用电流负反馈的方式跟踪电动机的转速，同时通过对电源的电压负反馈，使系统具有欠压保护功能。
图4 系统的实现电路
检测电动机电流，并反馈到tl494内部误差放大器1的1脚，与2脚的电流基准信号比较，控制tl494的pwm输出，实现对电动机调速的功能。通过调节可调电阻（res1）的电阻值，即改变设定的电流基准信号的大小，来调节pwm输出信号的占空比，达到调节电动机转速的目的。
通过对电源进行电压取样，并反馈到ti494的内部误差放大器2的15脚，与16脚的电压基准信号比较，控制tl494的pwm输出，实现系统的欠压保护功能。
系统功率驱动选用power mosfet，其输入阻抗很高，可直接由晶体三极管驱动。ti494的13脚用来控制输出模式。在该系统中，选择将该端输入为低电平，这时tl494内触发器q1和q2不起作用，两路输出相同，其频率和振荡器频率相同、最大占空比为98%。
2.仿真结果
为验证系统的有效性，可以通过计算机对上述基于pwm技术的直流电动机控制系统的电路进行系统仿真。设定该系统的电源电压ucc=12v，直流电动机额定参数：un=12v，in=15a，4极，电枢电阻ra=0.21q，转动惯量j=0.57kg㎡，通过改变控制电路的可调电阻res1来实现系统输出的不同占空比，当输出占空比分别为0.2、0.65/0.8电动机的电压和电流波形如图5所示。
图5 电动机电压与电流波形图
由图5可以看出在输出不同的占空比时，电动机的电压和电流的波形稳定，这有利于电动机长期稳定运行。这说明本文所介绍的基于tl494的pwm控制技术在实际应用中是可行的，而且运行稳定。
结论
本文总结了一种基于tl494芯片的pwm控制技术，通过仿真结果表明该系统结构简单、能耗低、工作稳定，而且充分利用tl494芯片的特点，使系统具有欠压保护的优点。
H3C实验配置：动态路由介绍
如何故障电弧保护器的智能化
Modelsim的仿真之路
iphone8什么时候上市?iphone8最新消息:真机图曝光:iphone8外观大变样,确认采用双摄
C/S与B/S性能及优缺点分析
一种由TL494为控制核心的脉宽调制技术
车企扎堆推出这项技术，2025年渗透率将达15%
5G一场是社会数字化转型的马拉松
电气人必须懂的13张表 你都会了吗
贸泽电子连续第二年荣获Amphenol Corporation卓越电子商务类大奖
微软Windows 10 11月更新出现资源管理bug
一文看懂颜色模型和信号以及噪声
家用智能投影仪学网课的好处有哪些
芯动态 | 兆芯当选为openKylin社区理事单位
在人体传输信息的低能耗无线芯片
PT2021D(双触控单线编码输出 IC)
小米6最新消息：抢到就赚到！小米6明天10点正式开售：只有亮黑版本
加速度传感器能让你开车爬坡时避免溜车的危险
变压器输出电压是否可以随意调低呢？
基于DSP技术和FPGA器件构造空间太阳望远镜星载图像处理系统
1.控制系统的工作原理与实现
1.1系统工作原理
本控制系统的基本设计思路是采用降压斩波电路如图1。
图1 降压斩波电路及其波形
直流电源ud，负载为电动机（m），当开关器件（vt）被触发导通时，直流电压就加到电动机上，并持续t1时间。当场开关器件关断时，负载上的电压为零，并持续t2时间。若定义工作周期t=t1+t2，占空比k=t/t，则由波形图，并根据直流斩波电路的原理有：
系统输出电压平均值uo为：
其输出电压的有效值（u）为：
本系统所采用脉宽调制（pwm）工作方式，维持t不变，改变t1。
控制系统的原理框图如图2。
图2 控制系统原理框图
该系统中电源通过功率驱动电路使电动机工作，而功率驱动电路的通断由pwm控制芯片控制;系统对电动机电流进行取样，反馈到pwm控制芯片，与电流比较电路的电流值比较，以控制pwm信号输出，达到调速的目的。系统同时还对电源电压取样，反馈到pwm控制芯片，与电压比较电路的电压值比较，以控制pwm信号输出，达到欠压保护的作用。
功率驱动电路采用常见的buck电路，开关管选用power mosfet。其输出电压的调节通过控制器件的开通时问来实现，考虑电动机的电感影响，输出电流比较稳定，能耗也较低。
1.2pwm控制芯片的选用
在实现电动机pwm控制系统的控制电路中，本系统选用tl494芯片。tl494芯片具有抗干扰能力强、结构简单、可靠性高以及价格便宜等特点。
tl494的内部电路（如图3）由基准电压产生电路、振荡电路、间歇期调整电路、两个误差放大器、脉宽调制比较器以及输出电路等组成。
图3 tl494内部结构图
其中1、2脚是误差放大器1的同相和反相输入端;3脚是相位校正和增益控制;4脚为间歇期调理，其上加0～3.3v电压时可使截止时间从2%变化到100%。5、6脚分别用于外接振荡电阻rt和振荡电容ct，以确定振荡器产生锯齿波的频率fosc;
式中，rt和ct的取值范围：rt=5～100kq，ct=0.001～0.1μf。7脚为接地端;8、9脚和11、10脚分别为tl494内部两个末级输出三极管集电极和发射极;12脚为电源供电端;13脚为输出控制端，该脚接地时为并联单端输出方式，接14脚时为推挽输出方式;14脚为5v基准电压输出端，最大输出电流10ma;15、16脚是误差放大器2的反相和同相输入端。
1.3系统的实现电路
该控制系统的具体实现电路如图4。系统采用电流负反馈的方式跟踪电动机的转速，同时通过对电源的电压负反馈，使系统具有欠压保护功能。
图4 系统的实现电路
检测电动机电流，并反馈到tl494内部误差放大器1的1脚，与2脚的电流基准信号比较，控制tl494的pwm输出，实现对电动机调速的功能。通过调节可调电阻（res1）的电阻值，即改变设定的电流基准信号的大小，来调节pwm输出信号的占空比，达到调节电动机转速的目的。
通过对电源进行电压取样，并反馈到ti494的内部误差放大器2的15脚，与16脚的电压基准信号比较，控制tl494的pwm输出，实现系统的欠压保护功能。
系统功率驱动选用power mosfet，其输入阻抗很高，可直接由晶体三极管驱动。ti494的13脚用来控制输出模式。在该系统中，选择将该端输入为低电平，这时tl494内触发器q1和q2不起作用，两路输出相同，其频率和振荡器频率相同、最大占空比为98%。
2.仿真结果
为验证系统的有效性，可以通过计算机对上述基于pwm技术的直流电动机控制系统的电路进行系统仿真。设定该系统的电源电压ucc=12v，直流电动机额定参数：un=12v，in=15a，4极，电枢电阻ra=0.21q，转动惯量j=0.57kg㎡，通过改变控制电路的可调电阻res1来实现系统输出的不同占空比，当输出占空比分别为0.2、0.65/0.8电动机的电压和电流波形如图5所示。
图5 电动机电压与电流波形图
由图5可以看出在输出不同的占空比时，电动机的电压和电流的波形稳定，这有利于电动机长期稳定运行。这说明本文所介绍的基于tl494的pwm控制技术在实际应用中是可行的，而且运行稳定。
结论
本文总结了一种基于tl494芯片的pwm控制技术，通过仿真结果表明该系统结构简单、能耗低、工作稳定，而且充分利用tl494芯片的特点，使系统具有欠压保护的优点。
H3C实验配置：动态路由介绍
如何故障电弧保护器的智能化
Modelsim的仿真之路
iphone8什么时候上市?iphone8最新消息:真机图曝光:iphone8外观大变样,确认采用双摄
C/S与B/S性能及优缺点分析
一种由TL494为控制核心的脉宽调制技术
车企扎堆推出这项技术，2025年渗透率将达15%
5G一场是社会数字化转型的马拉松
电气人必须懂的13张表 你都会了吗
贸泽电子连续第二年荣获Amphenol Corporation卓越电子商务类大奖
微软Windows 10 11月更新出现资源管理bug
一文看懂颜色模型和信号以及噪声
家用智能投影仪学网课的好处有哪些
芯动态 | 兆芯当选为openKylin社区理事单位
在人体传输信息的低能耗无线芯片
PT2021D(双触控单线编码输出 IC)
小米6最新消息：抢到就赚到！小米6明天10点正式开售：只有亮黑版本
加速度传感器能让你开车爬坡时避免溜车的危险
变压器输出电压是否可以随意调低呢？
基于DSP技术和FPGA器件构造空间太阳望远镜星载图像处理系统