在本文中我們將探討如何使用555定時器做一個直流電機(jī)的PWM調(diào)速器。主要涉及的內(nèi)容有555定時器中PWM信號發(fā)生器電路是如何工作的？如何使用它來控制直流電機(jī)的速度和如何制作一個性化的PCB電路板。

PWM脈沖寬度調(diào)制

通俗地講PWM就是一種通過控制輸入信號寬度，實現(xiàn)有效信號電壓的持續(xù)時間的控制方法，課本上叫脈沖寬度調(diào)制（pulsewidthmodulation）。簡單地說就是我們可以通過快速打開或關(guān)閉進(jìn)入電子設(shè)備的電源來產(chǎn)生可變電壓，平均電壓取決于輸入信號的占空比，即信號電壓在一段時間內(nèi)的打開時間與關(guān)閉時間之比。更多信息可查閱：什么是PWM：脈沖寬度調(diào)制

脈沖寬度調(diào)制

555定時器的PWM信號發(fā)生器電路

555定時器可以產(chǎn)生PWM信號。你可以檢查我之前的文章：555時基芯片內(nèi)部框圖、基于LM555-簡單的PWM控制電路。下面我們通過一個555定時器工作在穩(wěn)定模式下的基本電路來進(jìn)一步討論其工作原理，下圖中我們可以注意到，當(dāng)電容C1通過電阻R1和R2進(jìn)行充電時輸出是高電平狀態(tài)。

PWM信號發(fā)生器電路

當(dāng)電容C1只通過電阻R2放電時，555時基IC的輸出很低。如果我們改變上圖2、6、7腳的三個分量中的任何一個的值時，我們會得到不同的信號開和關(guān)的時間，或者在輸出信號方波上得到不同的占空比。簡單實現(xiàn)這個改變的方法就是用電位器來替換上圖的R2電阻，并在電路中添加兩個二極管。如下圖：

555定時器的PWM信號發(fā)生器電路

在此電路中，輸出信號為高電平的時間長度取決于電阻R1、電位器靠左和電容C1，輸出信號為低電平的時間取決于電容C1和電位器靠右。我們還注意到，在這個電路中，一個信號的循環(huán)周期與頻率總是相同的，因為電路的總電阻在電容充電和放電時均保持不變。

分壓器電路

電路設(shè)計時，通常R1電阻值比電位器的電阻值小很多，例如，R1采用1K時，那么電位器可采用100K。這樣我們就可以控制電路中99%的充放電電阻。555定時器的控制腳在電路中沒有使用，可以連接一個100nF的電容到地，目的是消除外部干擾。復(fù)位引腳4，是默認(rèn)低電平，因此需要把它連接到VCC，以防止不必要的復(fù)位操作。

555定時器的輸出可以承載200mA的電流供負(fù)載使用，所以如果我們想控制的電機(jī)超過這個輸出值，我們就需要額外使用晶體管或MOSFET來驅(qū)動電機(jī)。在這個例子中，使用了一個（TIP122）達(dá)靈頓晶體管，它可以輸出高達(dá)5A的電流供負(fù)載使用。詳細(xì)電路見下圖：

555定時器的PWM信號驅(qū)動電機(jī)

555電路的輸出引腳需要通過一個電阻連接到晶體管TIP122的基極，在例子中，使用了1k的電阻，同時，為了防止電機(jī)產(chǎn)生的峰值電壓對電路產(chǎn)生的損害，還需要使用一個二極管與電機(jī)并聯(lián)。

直流電機(jī)PWM速度控制器的PCB設(shè)計

PCB的設(shè)計最簡單的還是采用立創(chuàng)EDA，它包含了很多的官方庫文件和用戶庫文件，對于設(shè)計這樣一個簡單的PCB電路板綽綽有余。本文僅做簡單介紹，有興趣的伙伴可以更深入的去了解。首先畫電路原理圖：

直流電機(jī)PWM速度控制器電路圖

接著放著元件，并初步繪制連接電路。

直流電機(jī)PWM速度控制器電路

最后給電路板覆銅。

電路板覆銅

最后，可以生成制造文件Gerber，可以找人代工出板了。下面是一些元件的數(shù)據(jù)：

R1=R2=1k；C1=C2=100nF；D1=D2=D3=1N4004；電位器=100k；電源12V。