Электронный регулятор скорости вращения

коллекторного двигателя постоянного тока на основе

широтно-импульсного модулятора

Реостатные схемы регулирования скорости вращения коллекторных двигателей постоянного тока, в том числе с применением силовых транзисторов, на которых падает часть напряжения, обладают низким КПД при малых и

средних оборотах. На балластных транзисторных ключах рассеивается значительная тепловая мощность, что ужесточяет требования к системе их охлаждения. Поэтому разработка системы регули- рования скорости вращения от нулевой до максимальной была проведена на основе импульсной схемы с изменением ширины прямоугольных импульсов напряжения, подаваемых на обмотку двигателя (широтно-импульсная модуляция - ШИМ).

На рис. 1 приведена принципиальная схема регулятора, на рис. 2 показан внешний вид печатной платы.

Рис.1. Схема принциапиальная регулятора скорости вращения двигателя постоянного тока

На операционных усилителях (ОУ) DA1, DA2 собран генератор треугольного напряжения частотой около 5 кГц. ОУ DA3 включен по схеме компаратора, сравнивающего треугольное напряжение с опорным напряжением, снимаемым с движка потенциометра R7, служащего в качестве задатчика скорости вращения. В момент, когда треугольное напряжение становится меньше опорного, положительный сигнал с выхода компаратора открывает ключ VT1VT2, и на обмотки коллекторного двигателя подается полное напряжение питания (в данном случае 27 вольт). Когда треугольное напряжение больше опорного, ключ VT1VT2 закрыт, и напряжение на двигатель не поступает. При этом диод VD1 выполняет роль демпфирующего, поддерживая ток в обмотках двигателя. Цепочка стабилитронов VS1VS2, подключенная через балластный резистор R1 к источнику питания, служит для обеспечения питания ОУ двухполярным напряжением со средней точкой. По аналогичной схеме могут быть построены ШИМ-регуляторы на другие напряжения питания.

Рис. 2. Внешний вид печатной платы регулятора скорости вращения двигателя постоянного тока. Размер платы 70 х 100 мм2.

Не менее простая схема приведена на втором рисунке. Она содержит в основе очень широко распространённый интегральный таймер NE555N (КР1006ВИ1), нагруженный на затвор полевого транзистора.

Схема содержат микросхему с большим выходным током, что позволяет использовать практически любые полевые транзисторы с любой паразитной ёмкостью затвора. При токе нагрузки до 0,1А нагрузку можно включать непосредственно на выходы микросхем, не используя полевые транзисторы. Как было указано на предыдущих страницах, для полного открытия канала силового полевого транзистора на его затворе должно быть напряжение не менее 12 ... 15 В, поэтому напряжение питания всех ранее рассмотренных схем не должно быть меньше 12 ... 15 В. Если требуется регулировать меньшее напряжение, например 0 ... 6 В для регулировки яркости переносных фонарей, вместо полевых транзисторов можно использовать биполярные NPN транзисторы, предназначенные для работы в ключевых схемах и имеющие очень малое падение напряжения в открытом состоянии. При токах нагрузки до 1А хорошо подходит транзистор КТ630А, а при больших токах ( до 10А, 30В) просто идеален КТ863А, В. В цепь базы транзисторов необходимо включить токоограничительный резистор сопротивлением 150 ... 510 Ом. Все схемы , описанные в разделе, позволяют регулировать напряжение значительно большее 12 В. Для этого требуется обеспечить напряжение 12 ... 15 В для питания ШИМ схемы регулирования, а полевой транзистор выбрать соответственно требуемому напряжению и току нагрузки.

Простая схема на операционном усилителе и однопереходном транзисторе:

Ссылки:

1.Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем. - М.: Мир, 1982. - 512 с., ил.

1."Широтно-импульсные регуляторы постоянного тока", http://kravitnik.narod.ru/switch/switch4.html

ПРИМЕЧАНИЕ: Приведенные схемы годятся (практически) только для слабосильных

                    электродвигателей.

                    Для более мощных требуется отдельная разработка схемы управления.