在本文中我們將探討如何使用555定時器做一個直流電機的PWM調速器。主要涉及的內容有555定時器中PWM信號發生器電路是如何工作的？如何使用它來控制直流電機的速度和如何制作一個性化的PCB電路板。

PWM脈沖寬度調制

通俗地講PWM就是一種通過控制輸入信號寬度，實現有效信號電壓的持續時間的控制方法，課本上叫脈沖寬度調制（pulsewidthmodulation）。簡單地說就是我們可以通過快速打開或關閉進入電子設備的電源來產生可變電壓，平均電壓取決于輸入信號的占空比，即信號電壓在一段時間內的打開時間與關閉時間之比。更多信息可查閱：什么是PWM：脈沖寬度調制

脈沖寬度調制

555定時器的PWM信號發生器電路

555定時器可以產生PWM信號。你可以檢查我之前的文章：555時基芯片內部框圖、基于LM555-簡單的PWM控制電路。下面我們通過一個555定時器工作在穩定模式下的基本電路來進一步討論其工作原理，下圖中我們可以注意到，當電容C1通過電阻R1和R2進行充電時輸出是高電平狀態。

PWM信號發生器電路

當電容C1只通過電阻R2放電時，555時基IC的輸出很低。如果我們改變上圖2、6、7腳的三個分量中的任何一個的值時，我們會得到不同的信號開和關的時間，或者在輸出信號方波上得到不同的占空比。簡單實現這個改變的方法就是用電位器來替換上圖的R2電阻，并在電路中添加兩個二極管。如下圖：

555定時器的PWM信號發生器電路

在此電路中，輸出信號為高電平的時間長度取決于電阻R1、電位器靠左和電容C1，輸出信號為低電平的時間取決于電容C1和電位器靠右。我們還注意到，在這個電路中，一個信號的循環周期與頻率總是相同的，因為電路的總電阻在電容充電和放電時均保持不變。

分壓器電路

電路設計時，通常R1電阻值比電位器的電阻值小很多，例如，R1采用1K時，那么電位器可采用100K。這樣我們就可以控制電路中99%的充放電電阻。555定時器的控制腳在電路中沒有使用，可以連接一個100nF的電容到地，目的是消除外部干擾。復位引腳4，是默認低電平，因此需要把它連接到VCC，以防止不必要的復位操作。

555定時器的輸出可以承載200mA的電流供負載使用，所以如果我們想控制的電機超過這個輸出值，我們就需要額外使用晶體管或MOSFET來驅動電機。在這個例子中，使用了一個（TIP122）達靈頓晶體管，它可以輸出高達5A的電流供負載使用。詳細電路見下圖：

555定時器的PWM信號驅動電機

555電路的輸出引腳需要通過一個電阻連接到晶體管TIP122的基極，在例子中，使用了1k的電阻，同時，為了防止電機產生的峰值電壓對電路產生的損害，還需要使用一個二極管與電機并聯。

直流電機PWM速度控制器的PCB設計

PCB的設計最簡單的還是采用立創EDA，它包含了很多的官方庫文件和用戶庫文件，對于設計這樣一個簡單的PCB電路板綽綽有余。本文僅做簡單介紹，有興趣的伙伴可以更深入的去了解。首先畫電路原理圖：

直流電機PWM速度控制器電路圖

接著放著元件，并初步繪制連接電路。

直流電機PWM速度控制器電路

最后給電路板覆銅。

電路板覆銅

最后，可以生成制造文件Gerber，可以找人代工出板了。下面是一些元件的數據：

R1=R2=1k；C1=C2=100nF；D1=D2=D3=1N4004；電位器=100k；電源12V。