四款555脉冲宽度调制电路详细介绍

四款555脉冲宽度调制电路详细介绍

脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有（ON），要么完全无（OFF）。电压或电流源是以一种通（ON）或断（OFF）的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。多数负载（无论是电感性负载还是电容性负载）需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。许多微控制器内部都包含有PWM控制器。

一、NE555PWM脉宽调制电路

PWM称之为脉冲宽度调制信号，利用脉冲的宽度来调整亮度，也可用来控制DC马达。PWM脉冲宽度调制信号的基本频率至少约400HZ-10KHZ，当调整LED的明或暗时，这个基本的频率不可变动，而是改变这个频率上方波的宽度，宽度越宽则越亮、宽度越窄则越暗。PWM是控制LED的点亮时间，而不是改变输出的电压来控制亮度。

图1-5PWM脉宽调制图片

以下为PWM工作原理：

reset接脚被连接到+V，因此它对电路没有作用。

当电路通电时，Pin2（触发点）接脚是低电位，因为电容器C1开始放电。这开始振荡器的周期，造成第3接脚到高电位。当第3接脚到高电位时，电容器C1开始通过R1和对二极管D2充电。当在C1的电压到达+V的2/3时启动接脚6，造成输出接脚（Pin3）跟放电接脚（Pin7）成低电位。

当第3接脚到低电位，电容器C1起动通过R1和D1的放电。当在C1的电压下跌到+V的1/3以下，输出接脚（Pin3）和放电接脚（Pin7）接脚到高电位并使电路周期重复。Pin5并没有被外在电压作输入使用，因此它与0.01uF电容器相接。

电容器C1通过R1及二极管，二极管一边为放电一边为充电。充电和放电电阻总和是相同的，因此输出信号的周期是恒定的。工作区间仅随R1做变化。

PWM信号的整体频率在这电路上取决于R1和C1的数值。公式：频率（Hz）=1.44/（R1*C1）

二、利用555定时器实现宽范围脉宽调制器（PWM）

脉宽调制器（PWM）常常用在开关电源（稳压）中，要使开关电源稳压范围宽（即输入电压范围大），可利用555定时器构成宽范围PWM。

仅需把一个二极管和电位计添加到异步模式运转的555定时器上，就产生了一个带有可调效率系数为1%到99%的脉宽调制器（图1）。它的应用包括高功率开关驱动的电动机速度控制。

图1：在555定时器电路中增加一个二极管和电位计可构成一个宽范围PWM

这个电路的输出可以驱动MOSFET去控制通过电动机的电流，达到平滑控制电动机速度90%左右。这也应用于灯光的控制，灯光的强度可得以有效控制。

另一个应用是在开关式电源。PWM调整允许一个可变的输出电压。可通过555定时器（5个引脚）VC终端的反馈来调节电压。一个超过调节阈值限制的输出电压将提前结束基于周期循环的PWM信号，以维持输出电压的稳定。微处理器可以通过数字电位计直接调节PWM去控制电动机速度、灯光强度或者电源输出电压。对于周期因子（DF）：

而a是终端2和终端1之间电阻与终端3和终端1之间电阻的比值。选R3=R1，R2=100&TImes;R1，这时DF为1%至99%。如上所述，数字电位计可以代替R2。通过的电流有限是在该应用中使用数字电位计的主要约束。对于一个100kΩ的数字电位计，R1和R3可以达到1kΩ，则峰值电流为5mA。

标准二极管可在递减线性下当作D来使用。对于理想的二极管，k=0.693，则有：

DF和α之间为线性关系。图2显示了当α变化时VOUT的波形。