我們將學習如何使用比較器IC控制電機速度。與使用555定時器IC的普通電機速度控制器相比，該電路具有優勢，即它可以保護MOSFET免受短路。這種速度控制分三個階段使用兩種方法完成：可變開關頻率和可變脈寬調制。階段說明如下：

我們將首先產生必要頻率的方波脈沖，即開關頻率。

我們將在第二階段創建所需寬度的PWM脈沖。脈沖寬度將被修改以調節電機開啟的時間長度，從而實現變速控制。

最后，我們在第三步中啟動電機驅動。

PWM直流電機調速器電路的電路說明

比較器IC ：

比較器IC的介紹、其主要參數及其應用在以下方面進行了說明： 比較器IC |參數和應用。在這個直流電機速度控制器項目中，將使用 LM339 比較器
IC，其中包含四個獨立的電壓比較器，其中我們在該項目中使用了兩個比較器。

如果您需要在較短的響應時間內生成多個振蕩信號或同時執行多個比較器操作，LM339
是一個不錯的選擇。如圖1所示，電壓比較器確定兩個輸入電壓之間的差值，并簡單地輸出正或負飽和限值。由于比較器的輸出針對飽和度進行了調整，因此與1位ADC非常相似。輸出邏輯電平（即+Vcc/-Vcc或+Vsat/-Vsat）由施加在比較器電源軌中的電壓決定。

比較器作為方波振蕩器

在 LM339 的幫助下，我們可以構建一個頻率為幾兆赫茲的振蕩器。使用最小分量的對稱方波發生器如圖 1
所示。振蕩器的頻率由電阻R14和電容C1的RC時間常數決定，其中環路的總滯后由分壓電阻R2、R3和正反饋電阻R5設置。最初，振蕩器的輸出為高電平，然后電容器開始通過負反饋電阻R12充電。電阻R11是一個上拉電阻，用于確保輸出電壓在高電平狀態下一直上升到+Vcc。該電阻器還避免了輸出波形中的交越失真。在選擇此電阻器時，請記住其值必須非常低。

數學計算涉及頻率計算

正輸入引腳上的電壓

從上圖中我們可以看出

R2 = R3 = R5

因此

當電容C1的電壓達到V+時，比較器的輸出切換到地，即0V。之后，電容器開始放電，直到電容器的電壓通過相同的電阻器（即 R12）達到 V+ 的一半，即
（）。之后，比較器的輸出切換到+Vcc，因此電容器開始充電。這個過程是連續的。

V+的表達式可以表示為：

重新排列等式

取兩邊的自然對數

這是電容器C1的充電時間段的表達式。電容器C1的充電時間和放電時間相同。

總時間段是電容器C1的充電時間和放電時間之和。因此

總時間段 = t1 + t2 = 2t1

因此.

頻率 。

從圖中可以看出，電阻R=330K，電容C=10nF。通過將 RC 的值放在等式 1 中，我們可以計算頻率的值

可變脈沖發生器

可變脈沖發生器的電路如圖所示。一個100K的可變電阻與一個10K電阻串聯。如圖所示，這兩個串聯電阻網絡并聯到負反饋電阻R12。對于可變脈沖，跳線應短路，對于固定脈沖，跳線應開路。

條件 1：當可變電阻器在最小側的游標時

總串聯電阻 = 10K + 0K = 10K（可變電阻的游標在最小側）

有效反饋電阻 = 330K ||10 K = 9705.88 .

最大頻率

條件 2：當可變電阻器在最大側的游標

總串聯電阻 = 10K + 100K = 110K

有效反饋電阻 = 330K ||110K = 82.5K

最大頻率

因此，通過調整可變電阻器，可以實現 870Hz 和 7.4 kHz 之間的任何輸出頻率。

在這里，在本電路中，我們使用的是可變方波脈沖發生器，如圖3所示。直流電機調速器的電路如圖4所示。

PWM脈沖觸發的速率由我們剛剛計算的工作頻率（F）（脈沖上升沿）決定。因此，方波工作頻率越大，脈沖產生過程越快，最終影響電機轉速。

比較器作為脈寬調制器：

在這里，我們采用 LM339 IC 的第二個電壓比較器（即
IC1：A）作為脈寬調制器。使用電阻R10、VR15和R6為IC1：A比較器的同相輸入（+）提供可調基準電壓（Vref），如圖4所示。相反，前一個比較器（IC1：B）的輸出被發送到反相輸入（-）。脈沖寬度調制方法如下圖5所示。Vref
電壓范圍約為 1.834V 至 10.16V，具體取決于 12V 電源和分壓器作用于 IC1：A 的同相輸入 （+）。這意味著，如果 Vref 接近
10V，則脈沖寬度接近 50%，如果 Vref 接近 2V，則脈沖寬度接近時間段的 15%。因此，調整 Vref 會導致脈寬調制，進而決定電機速度。

電機切換過程：

IC1：A 比較器的反相輸入 （-） 饋送由 IC1：B
生成的所需頻率的方波信號。IC1：A的同相輸入（+）分配有固定基準電壓。如圖4所示，IC1：A比較器的輸出饋入兩個晶體管BC557 （PNP）和BC547
（NPN）的組合中。

因此，每當IC1：A輸入之間的電位差（Vd）變為負值時，比較器輸出就會變為邏輯低電平，從而激活PNP晶體管，同時關斷NPN晶體管。這為MOSFET（即Q1、Q2）提供了足夠的柵極電位，從而完善了電機控制的電路路徑。當IC1：A輸入之間的電位差（Vd）變為正時，比較器輸出產生邏輯高電平，激活NPN晶體管，同時關斷PNP晶體管。因此，MOSFET（即Q1、Q2）保持關斷狀態，從而阻止電機導通。這樣，就可以用變頻和變PWM方法實現直流電機的速度控制。電阻器
R16 和電容器 C5 充當緩沖電路，保護電路免受電機反電動勢的影響。LED1 用于電源指示。

PWM直流電機調速電路電源布置：

直流電源在14V和30V之間根據電機電源連接到輸入引腳。該電源通過用于控制電路的固定穩壓器IC進一步轉換為+12V。

PCB圖

直流電機調速器的PCB采用Altium設計軟件設計。焊料側和元件側如下圖所示。您可以從下面的鏈接下載PDF格式的實際尺寸PCB和組件側PCB。

圖 7：焊錫側 PCB

圖 8：焊錫側 PCB

PWM直流電機調速電路所需元器件

電阻器（除非另有說明，否則均為 1/4 瓦，± 1% 碳）

R1 = 1.8 KΩ

R2、R3、R5 = 68KΩ

R4、R7 = 2KΩ

R6、R10 = 2.7KΩ

R8、R9、R13、R17 = 10KΩ

R11 = 1k

R12 = 330k

VR14 = 100k（電位器）

VR15 = 10K（電位器）

R16 = 15歐姆（5W）

電容器

C1 = 10nF （陶瓷盤）

C2、C3、C4 = 100nF（陶瓷盤）

C5 = 68nF/400V （聚合物薄膜電容器）

C6 = 470uF/50V （電解電容）

C7 = 2200uF/50V （電解電容）

半導體

IC1 = LM339 四通道比較器 IC

IC2 = LM7812（系列固定穩壓器）

D1 = 1N1004 （整流二極管）

D2 = BY500 （高功率二極管）

Q1， Q2 = IRFZ44N （MOSFET）

T1 = BC547 （通用NPN晶體管）

T2 = BC557 （通用PNP晶體管）

雜項

LED1 = 任何顏色的 5mm LED

用于穩壓器和MOSFET的散熱器

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