自制一款直流電機調速電路(圖文)

該直流電機控制器使用光耦隔離器件，雙向可控硅等元件制作，裝置結構簡單，輸出功率較大。經過反復調試多次實驗，工作安全可靠，而且使用單層印板即可實現，制作成本低（筆者把該電路命名為STGJ2009），電路的原理圖見下圖。

　　與傳統的直流電機直接使用改變串聯電阻大小的方式進行調速比較。傳統的調速方式在電機處于低速時。把大量的電能浪費在電阻上面，不符合節能環保的要求。而該電路是通過控制可控硅BTAl2的開通角度。來控制輸出的直流脈沖來對直流電機進行調速。不僅節能環保而且得到理想的調速特性。從成本上看，使用單向晶閘管調速電路需要兩個單向晶閘管，而市面上兩個同等耐壓等級12A的晶閘管的價格，高于單個12A雙向晶閘管的價格。而且控制和保護環節也更多。所以采用雙向晶閘管構成直流調壓電路更為簡單。另外由于采用了光耦隔離器件隔離了驅動脈沖信號發生電路和驅動電機的主電路，防止了誤觸發。提高了電路的可靠性。

　　一、工作原理電路
　　
　　主要分為兩個部分：一是驅動雙向晶閘管的驅動電路（即控制脈沖發生的電路），該電路位于原理圖的上半部分；二是直接驅動直流電機的主電路。它位于原理圖的下半部分：兩個部分通過一個光耦器件隔離開來。

　　這樣就保證了驅動電路在工業現場可以不受其他瞬時電流脈沖的影響而產生誤觸發。大大提高了該電路的調速的可靠程度。

　　1.脈沖發生電路
　　
　　脈沖發生電路位于原理圖的上半部分。位于光耦之前。D1～D44個整流二極管把交流變為直流，并且通過R1降壓和D5穩壓得到12V左右直流電壓，這作為后面以BT33F為主和RV1、R2、C2、R3和R9構成的脈沖發生電路。其基本原理是通過RV1調節經R2往小電容C2充電電流的大小。當C2充滿到達放電時。觸發BT33F在b2腳（即與C3連接的管腳）產生被放大韻電脈沖。之后C2因為放電電位下降。需要再經過充電才能再次放電，觸發BT33F產生電脈沖。所以如果充電電流越大，則C2充電滿的時間間隔越短，同一個時間內輸出的電脈沖也越多，所以電脈沖的輸出是通過RV1調整對C2的充電電流的大小來控制的，當RV1調整為100kΩ時，充電電流最小，晶閘管開通角度后移。驅動電壓最低（大概是輸入額定電壓的10％左右）電機轉速最慢。當RV1調整為0Ω時候，充電電流最大。輸出脈沖最多即每相首脈沖前移最多，使晶閘管開啟角度最后前移到大約30℃左右，控制雙向晶閘管輸出的電壓也達到最大（大約是輸入額定電壓值的96％左右）。

　　2.驅動電機的主電路

　　通過電橋DQ1把輸入的交流（交流24V或220V）電轉化為直流電（24V或220V）；直流電作為直流電機的電源，當雙向可控硅接收到來自光耦的控制信號就會觸發導通。當信號消失則關斷。為防止驅動雙向晶閘管的電流過大損壞雙向晶閘管，經光耦送來的脈沖信號需要經過R6和1N4148進行保護。如果V2端輸入的是24V交流電。則把SW打到R8的位置（如果V2輸入的是110V交流電則把SW打到R7位置）。經電阻降壓確保提供12V左右的交流電源。再通過整流二極管D9、12V穩壓管D7穩壓和電容C5進行濾波，為驅動雙向晶閘管提供12V直流電源。使用RV2調整驅動脈沖的電流大小，確保輸出所需的電脈沖能驅動該晶閘管。

　　注意：在雙向晶閘管兩側要并聯5W左右的大功率電阻RW1和耐壓400V左右的電容C6作為雙向晶閘管的保護環節。
 

二、元件選擇
　　
　　為確保該電路可以長時間連續穩定帶動直流電機運行，在主要器件的選用上，例如主電路的電橋。最好選用帶散熱結構的8A左右的整流橋，因為用于長時間帶直流電機等負載，整流橋的額定電流最好是額定工作電流的兩倍。主要功率器件雙向晶閘管BTA12的額定電流最大能通過12A，以確保直流電機連續穩定工作。

　　三、電路調試
　　
　　調試時先調觸發電路，使用示波器觀察觸發電路產生的波形。

　　此時的輸出電壓最小，約為額定電壓的5％左右。

　　當RV1調到電阻最小（也即觸發脈沖最密集時候），此時輸出電壓為額定電壓的96％左右。接著調試主電路。主電路主要通過電阻RV2調節驅動電脈沖的電流大小。開機前把RV1和RV2調到中間位置，通電后逐步把RV2調小，電路會在這個過程開通，然后再又緩慢地增大。如果繼續調小RV2，還不能提高輸出電壓，那說明電流已經夠用了，不必再調小RV2了。

　    電路板正中亮點的位置為光耦，本電路采用4N25或者普通四腳光耦，本電路左側為觸發電路，右側為主電路。

　　小結：該電路由于采用了光耦器件進行隔離，確保了主電路與觸發電路各自獨立運作，互不干擾。經過現場測試，電路符合在工業現場長時間穩定應用的要求：而且一次調試即可以長期運行，基本免維護。適用于廣大需要小型直流調速控制裝置的企業。具有廣闊的應用前景。容－源－電－子－網－為你提供技術支持