制造用于电动机的 PWM 速度控制器，因此您很难指望我们会为您提供所有我们自己独特的电路和技术诀窍，但有很多是公共领域的，也有一些我们已经尝试并拒绝的实现 PWM 的方法（无论出于何种原因）。此页面应该让您很好地了解所涉及的原则以及该做什么 - 以及不该做什么！
    该页面实际上是电机控制长系列中的页，但其他页面仅供 4QD-TEC 成员使用。
    商用电机控制器不仅仅是一个改变电机速度的电路，我们有控制器功能的“导览”，它简单地解释了现代控制器中包含的大多数功能以及为什么需要它们。
    原则

    为了控制直流电机的速度，我们需要一个可变电压直流电源。但是，如果您使用 12v 电机并打开电源，电机将开始加速：电机不会立即响应，因此需要一小段时间才能达到全速。如果我们在电机达到全速之前的某个时间关闭电源，那么电机将开始减速。如果我们足够快地打开和关闭电源，电机将以介于零速和全速之间的某个速度运行。这正是 pwm 控制器所做的：它以一系列脉冲打开电机。为了控制电机速度，它会改变（调制）脉冲宽度 - 因此就是脉冲宽度调制。

    波形

    考虑上面的波形。如果电机通过开关（MOSFET、功率晶体管或类似物）将电机的一端连接到电池正极，另一端连接到电池负极，那么如果 MOSFET 短时间导通并长时间关闭，如 A以上，电机只会缓慢旋转。在 B 处，开关打开 50%，关闭 50%。在 C 点，电机大部分时间都处于开启状态，只有一小会儿关闭，因此速度接近值。在实际的低压控制器中，开关以 20kHz（每秒 2 万次）的频率打开和关闭。这对于可怜的旧电机来说太快了，甚至没有意识到它正在打开和关闭：它认为它是由纯直流电压供电的。它也是一个高于可听范围的频率，因此电机发出的任何噪音都听不见。

    劈
    考虑上面的电路：它显示了驱动 MOSFET 和电机。当驱动 MOSFET 导通时，电流从电池正极流过电机和 MOSFET（箭头 A），然后流回电池负极。当 MOSFET 关断时，由于电机的电感，电机电流会继续流动。电机两端连接了第二个 MOSFET：MOSFET 就像二极管一样用于反向电流，这是通过 MOSFET 的反向电流，因此它会导通。您可以使用这样的 MOSFET（将其栅极与其源极短接），也可以使用功率二极管。然而，关于 MOSFET 的一个不太为人所知的事实是，当它们导通时，它们会在任一方向传导电流。
    您应该从上面看到，如果驱动 MOSFET 以 50% 的占空比导通，则电机电压为电池电压的 50%，并且由于电池电流仅在 MOSFET 导通时流动，因此电池电流仅流动 50%所以平均电池电流仅为电机电流的 50%！
    主电容
    然而存在一个问题：当 MOSFET 关断时，它不仅会中断电机电流，还会中断从电池流出的电流。电池的电线有电感（电池也有），所以当这个电流被中断时，这个电感会导致电压尖峰：在电路中，主电容器吸收（大部分）这个尖峰。当驱动 MOSFET 再次打开时，电池电流被要求快速流动——但它不能。主电容器在电池电流重新建立期间提供电流。在能够提供 120 安培电流的控制器中，该电容器工作非常努力，如果大电流消耗时间过长（取决于电池引线长度），主电容器可能会爆炸！在早期的开发工作中，我们曾经使用标准线端电容器并将电容器的电线熔化！电容器有镀铜钢引线，在电机控制应用中，这些引线会变得非常热！
    从上面可以明显看出，该电容器所做的工作在很大程度上取决于电池导线的环路电感。长导线将具有高电感。扭绞电池线会降低它们的电感。
    不用说，电池引线中的电阻会产生类似于电感的效果，因此这些电线应该很粗。
    另外，有些人想在电池引线中放一个电流表。应该抵制诱惑：特别是简单的车载电流表具有很高的电感性！
    简单的控制器（例如用于电动高尔夫球袋的控制器）通常省略昂贵的主电容器并依赖于电池的电容。你可以摆脱这个 - Eagle 和 Egret 就是这样的控制器。然而，对效果的简要解释是有序的。为了说明这一点，在控制器端子处直接跨接电池电源的示波器可以看到电池电压图。示波器接地在负轨上。
    麦克顶部是电池正极的示波器视图，底部是电机负极端子（由控制器切换）。波形已经清理了很多以说明：实际上，波形上有很多“脏”振铃。所示电源为 12v。
    我们在没有电池电流的点加入波形：电机输出高，电流在飞轮中再循环。在 A 点，控制器驱动 MOSFET 导通，使电机电流从电池流出。但是电池引线有电感！电池电流不能立即启动，所以电池引线下降了 12v，控制器电压熄灭，直到引线电感可以充电，它通过 B 点充电。时间 AB 取决于电流和电池回路电感，并且可以是周期时间的重要比例！
    然后，在 C 点，底部 MOSFET 急剧关断，中断电流。电机电流没问题，它一直在流动，飞轮装置在那里确保它确实如此！但是你不能突然停止电池电流 - 所以它会以大电压尖峰的形式出现。该尖峰一直上升，直到出现某种情况：在这种情况下，它达到 MOSFET 雪崩击穿电压并且 MOSFET 将其钳位。您可以使用示波器轻松查看平顶钳位电压。MOSFET 额定重复雪崩能量，您必须确保存储在电池回路电感中的 1/2Li? 远低于安全的可重复雪崩能量。
    这是一个问题：计算出电池环路电感几乎是不可能的——即使对于工程师来说也是如此。对于一个下注者来说，做到这一点是 - 好吧，很难。因此，制造商只需向一组已知的客户提供控制器，这些客户以标准方式使用它们，并在出现问题时根据经验解决问题。这始终是非技术客户试图不劳而获的问题：需要主电容器。对于某些应用程序，您确实可以摆脱困境！但是‘逍遥法外’！
    在带有主电容器的控制器中，大多数（但不是全部）电源不规则现象都被电容器平滑了。然而，当电池电流中断时，您会看到正过冲和振铃。
    再生制动
    在您研究了下面的两个电路之后，您可能更愿意回到这一点。“非常简单的控制器”不包括再生制动，“更复杂的控制器”包括。此说明需要结合第二个电路阅读，但也参考了上图，因此在此处插入以避免您重新加载图表。
    电机控制的秘密之一似乎是再生制动。但这确实不是秘密：提供再生制动的电路并不少见，但似乎很少有人意识到会发生什么。所以就这样吧。
    在个电路（上图）中显示了 MOSFET 的输出对，电机被驱动。还指出，对于电机，控制器的输出是纯直流电压（因为电机的电感在开关周期内保持电流基本恒定）。现在电机将产生与其旋转速度成正比的反电动势。在零负载时，此反电动势将上升到等于控制器的输出。
    我们已经看到 MOSFET 是一个双向开关，它对两个方向的电流都呈电阻性传导（当它导通时）。因此，请考虑电流为零且控制器输出现在减少的情况。电机的反电动势现在高于控制器的输出电压 - 因此电机将尝试将电流反馈回控制器。如果成功，电机将被制动——我们将进行再生制动。
    这种类型的电路（当低端关闭时高端打开）能够提供电流或吸收电流. 其工作方式是，反向电机电流现在是流向飞轮 MOSFET 的正向电流，因此当它打开时，电机会短路 - 电机的制动电流在此期间上升（箭头 B，反向）。飞轮 MOSFET 现在关闭，但由于电机的电感，该电流必须保持流动。因此它作为反向电流流过驱动 MOSFET，照原样为电池充电。为此产生的额外电压来自存储在电机电感中的能量。从驱动切换到制动的过程是完全自动的。此外，这完全是通过电机的速度超过驱动电压来完成的，并且没有任何状态变化或控制器内的切换。如果您愿意，再生制动是控制器设计的副产品，几乎完全是意外。