Following diagram (Fig. 1) shows my PWM (Pulse Width Modulation) speed controller. This is fed from LGB power pack set at about maximum voltage. This design is my favorite and utilised many times in my projects.
IC2A and IC2B consist a free running triangle wave generator. The frequency is determined by C3. I did not want to hear switching noise. So I set the frequency about 10KHz with C3 of 550pF. This is still not above audible frequency, but quite negligible and I can not hear any noise. Using higher frequncy has other reason mentioned later. The frequency changes inverse proportional to the value of C3. That means if you make C3 as 5.5nF then you will get 1KHz. High frequency than 10KHz was not possible because of limitation of performance of the operational amplifier IC2.
The selection of chopping frequency affects the train operation. With 10KHz the output current is so smooth and does not give any kick to the motor in low speed and low speed operation is not so good. To have good low speed operation I recommend to choose 50 to 100Hz chopping frequency. If operational amplifiers with poorer voltage swing range (like 741 type) used, value of R4 needs to be smaller than 22K.
The controller handle is mounted directly to the shaft of potentiometer "POT2" and only 90deg out of 270 deg full stroke is used. "POT1" is provided to adjust span of the control.
下図がPWM(パルス幅変調)パワーパックの回路図です。ほぼフル電圧にセットしたLGBのパワーパックから給電しています。この回路は私の定番回路でいろいろなものに応用しました。
IC2AとIC2Bは三角波発生回路を構成しFig. 2の”A"のような波形を出力します。キーンとゆうようなスイッチングノイズがいやだったのと後述の理由で、周波数は約10KHZとしています(C3:550pF)。可聴周波数内ですがまったく音は聞こえません。周波数はC3の値に反比例します。使ったオペアンプの能力からして10KHZが限界でした。出力電圧幅の狭いオペアンプ(741クラスとか)を使うとR4をもっと小さい値にしないと発振しません。
低速でスムーズな運転をしたいときはもっと低いチョッピング周波数にしたほうがいいでしょう。10KHZではモーターがまったく脈動しないので、低速運転は苦手です。低速運転をスムーズに行うためには50から100HZぐらいがいいと思います。
制御ハンドルはPOT2に直接取り付け、POT2の回転角の約90度ぐらいを使っています。 POT1でコントローラーハンドルのスパンを調整します。
Fig.1 Circuit Diagram
Waveforms of each part are shown in Fig. 2. The triangle waveform at "A" is compared with the voltage ("B") set by the controller handle. If the B>A the output of IC2C goes high and turns on MOSFET Q1. By changing the voltage level at "B", "ON" period of Q1 changes. Thus the average output voltage changes according to the voltage level "B". 各部の波形は下図のようになります。Aの三角波とコントローラーハンドルで設定された電圧BがIC2Cで比較されます。B>Aの時IC2Cの出力CはハイになりQ1(MOSFET)がONします。コントローラーハンドルを動かしてBのレベルが変わるとQ1がONしている時間(パルス幅)も変わり平均電圧が変化します。
Fig. 2
Waveforms
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