タイマーIC「555」の動作解説（５）～PWM発振回路～

今回は、（タイマーIC「555」の動作解説（１）～基本動作～）、（タイマーIC「555」の動作解説（２）～単安定動作～）、（タイマーIC「555」の動作解説（３）～無安定動作～）をふまえて、タイマーIC「555」のPWM発振回路の動きについて考えていきます。

（PWMについてはこちら→PWM制御とは？　PFM制御とは？　（スイッチングの発想））

（計算フォームはこちら　→　タイマーIC「555」各動作の周期、周波数の算出）

データシートのPWM回路

タイマーIC「555」のデータシートに、PWM回路の例が記載されています。

しかし、この回路は「単安定動作」を元としているため、外からトリガを与え続ける必要があり、使い勝手がよくありません。

555でPWM制御をしたいときは、次の秋月キットに採用されている回路がおすすめです。

秋月キットのPWM発振回路

秋月のキットにある555によるPWM回路はこちらです。

（この回路の元ネタはこちら→PWM方式DCモータ速度可変キット）

この回路は「無安定動作」を元としているので、外からトリガを与える必要はありません。

可変抵抗VRは、等価的にこのように表せます。

なので、充電時は、電源からDと(Rd+VRa)を介してCを充電し、放電時はVRbとDを介してDCHピンへと放電します。

可変抵抗なので、VRa+VRbは常に一定です。VRaを大きくすれば、その分だけVRbが小さくなります。なので、充電時間tHが大きくなる（VRaが大）と、その分だけ放電時間tLが小さくなります（VRbが小）。といったことから、可変抵抗のスライダの位置によらず、発振周期T（=tH+tL）は一定の値となります。また、Dutyは可変抵抗VRのスライダの位置で決まります。

充電経路にはRdがあるので、Dutyを0にはできません。Rdは、DCHピンの内部FETで電源を短絡させないために必要です。また、 放電時間が0になることもないのでDuty100%も出力できません。

この回路のコンデンサの充放電はダイオードを介して行われます。そのため、ダイオードの順方向電圧を差し引いた電圧で充放電されることになるので、周期は「無安定動作」の式と比較して伸びます。

また、周期が伸びる具合は、「電源電圧とダイオードの順方向電圧の比率」によって決まるので、発振周波数は電源電圧依存性を持つことになります。電源電圧が小さいほど、相対的にダイオードの順方向電圧の影響が大きくなるので、周期が長くなります。

この回路の発振周波数については、次回（タイマーIC「555」の動作解説（６）～PWM発振回路の発振周波数～）で詳しくやります。