四款555脈沖寬度調制電路詳細介紹

脈沖寬度調制（PWM）是一種對模擬信號電平進(jìn)行數字編碼的方法。通過(guò)高分辨率計數器的使用，方波的占空比被調制用來(lái)對一個(gè)具體模擬信號的電平進(jìn)行編碼。PWM信號仍然是數字的，因為在給定的任何時(shí)刻，滿(mǎn)幅值的直流供電要么完全有（ON），要么完全無(wú)（OFF）。電壓或電流源是以一種通（ON）或斷（OFF）的重復脈沖序列被加到模擬負載上去的。通的時(shí)候即是直流供電被加到負載上的時(shí)候，斷的時(shí)候即是供電被斷開(kāi)的時(shí)候。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用PWM進(jìn)行編碼。多數負載（無(wú)論是電感性負載還是電容性負載）需要的調制頻率高于10Hz，通常調制頻率為1kHz到200kHz之間。許多微控制器內部都包含有PWM控制器。

一、NE555PWM脈寬調制電路

PWM稱(chēng)之為脈沖寬度調制信號，利用脈沖的寬度來(lái)調整亮度，也可用來(lái)控制DC馬達。PWM脈沖寬度調制信號的基本頻率至少約400HZ-10KHZ，當調整LED的明或暗時(shí)，這個(gè)基本的頻率不可變動(dòng)，而是改變這個(gè)頻率上方波的寬度，寬度越寬則越亮、寬度越窄則越暗。PWM是控制LED的點(diǎn)亮時(shí)間，而不是改變輸出的電壓來(lái)控制亮度。

圖1-5PWM脈寬調制圖片

以下為PWM工作原理：

reset接腳被連接到+V，因此它對電路沒(méi)有作用。

當電路通電時(shí)，Pin2（觸發(fā)點(diǎn)）接腳是低電位，因為電容器C1開(kāi)始放電。這開(kāi)始振蕩器的周期，造成第3接腳到高電位。當第3接腳到高電位時(shí)，電容器C1開(kāi)始通過(guò)R1和對二極管D2充電。當在C1的電壓到達+V的2/3時(shí)啟動(dòng)接腳6，造成輸出接腳（Pin3）跟放電接腳（Pin7）成低電位。

當第3接腳到低電位，電容器C1起動(dòng)通過(guò)R1和D1的放電。當在C1的電壓下跌到+V的1/3以下，輸出接腳（Pin3）和放電接腳（Pin7）接腳到高電位并使電路周期重復。Pin5并沒(méi)有被外在電壓作輸入使用，因此它與0.01uF電容器相接。

電容器C1通過(guò)R1及二極管，二極管一邊為放電一邊為充電。充電和放電電阻總和是相同的，因此輸出信號的周期是恒定的。工作區間僅隨R1做變化。

PWM信號的整體頻率在這電路上取決于R1和C1的數值。公式：頻率（Hz）=1.44/（R1*C1）

二、利用555定時(shí)器實(shí)現寬范圍脈寬調制器（PWM）

脈寬調制器（PWM）常常用在開(kāi)關(guān)電源（穩壓）中，要使開(kāi)關(guān)電源穩壓范圍寬（即輸入電壓范圍大），可利用555定時(shí)器構成寬范圍PWM。

僅需把一個(gè)二極管和電位計添加到異步模式運轉的555定時(shí)器上，就產(chǎn)生了一個(gè)帶有可調效率系數為1%到99%的脈寬調制器（圖1）。它的應用包括高功率開(kāi)關(guān)驅動(dòng)的電動(dòng)機速度控制。

圖1：在555定時(shí)器電路中增加一個(gè)二極管和電位計可構成一個(gè)寬范圍PWM

這個(gè)電路的輸出可以驅動(dòng)MOSFET去控制通過(guò)電動(dòng)機的電流，達到平滑控制電動(dòng)機速度90%左右。這也應用于燈光的控制，燈光的強度可得以有效控制。

另一個(gè)應用是在開(kāi)關(guān)式電源。PWM調整允許一個(gè)可變的輸出電壓?？赏ㄟ^(guò)555定時(shí)器（5個(gè)引腳）VC終端的反饋來(lái)調節電壓。一個(gè)超過(guò)調節閾值限制的輸出電壓將提前結束基于周期循環(huán)的PWM信號，以維持輸出電壓的穩定。微處理器可以通過(guò)數字電位計直接調節PWM去控制電動(dòng)機速度、燈光強度或者電源輸出電壓。對于周期因子（DF）：

而a是終端2和終端1之間電阻與終端3和終端1之間電阻的比值。選R3=R1，R2=100×R1，這時(shí)DF為1%至99%。如上所述，數字電位計可以代替R2。通過(guò)的電流有限是在該應用中使用數字電位計的主要約束。對于一個(gè)100kΩ的數字電位計，R1和R3可以達到1kΩ，則峰值電流為5mA。

標準二極管可在遞減線(xiàn)性下當作D來(lái)使用。對于理想的二極管，k=0.693，則有：

DF和α之間為線(xiàn)性關(guān)系。圖2顯示了當α變化時(shí)VOUT的波形。