1．双极式PWM放大器

　　图5-53是双极式PWM放大器主电路。图中四个电力晶体管组成Ｈ型电路，VT1和VT4为一组，驱动电压=；VT2和VT3为另一组，驱动电压==-。同一组的两个晶体管同时导通或同时关断，两组之间是相互交替导通或关断的。放大器的输入电压、输出电压和电流波形如图5-54所示。

　　设在0≤t≤期间，和为正，和为负，这时VT1和VT4导通，VT2和VT3关断。当电源电压大于电动机反电势E时，电动机M经VT1和VT4工作在正向电动状态。在＜t≤T期间，和为负，VT1和VT4关断，电枢电流在电感作用下，经VD3→电源→VD2续流，电动机仍工作在电动状态，这时VT2和VT3得到正向基极偏压，但由于受VD2和VD3正向压降的箝制作用仍不能导通。如果在t=时刻正向电流衰减到零，在＜t≤T期间，VT3和VT2在电源电压和电动机反电势E的作用下导通，电枢电流反向，电动机工作在反接制动状态。在T＜t≤期间，VT2和VT3因基极电压改变极性而关断，电枢电流经VD1和VD4续流，电动机仍工作在制动状态，如果在t=时刻反向的电枢电流衰减到零，那么，在＜t≤(T+)期间，VT1和VT4导通，重复上述过程。

　　从上述可知，不管电动机工作在什么状态，放大器输出电压（即电动机电枢端电压），在0≤t≤期间总是等于+，而在＜t≤T期间总是等于-，见图5-54c)。放大器输出电压的平均值等于正脉冲方波电压的平均值和负脉冲方波电压的平均值之差，即

　(5-44)

　　双极式PWM放大器的占空比r 定义为　　(5-45)

　　式(5-45)表明，双极式PWM放大器的占空比r可在-1～0～+1之间变化。当=T/2时，r=0，放大器输出电压的平均值=0，电动机停止不动，但放大器输出电压的瞬时值并不等于零，而是宽度相等的正、负脉冲电压方波，电枢回路中流过一个交变电流，一方面增加了电动机的空载损耗，但另一方面使电动机产生高频微动，从而减小静摩擦力矩，这对提高低速性能是有利的。

　　双极式PWM放大器的电压增益可表示为

　(5-46)

式中：——放大器输出电压平均值；——控制电压的最大值。

　　当改变控制电压时，放大器输出电压的平均值要到下一个周期才能改变，因此放大器有滞后特性，它的延时最大不超过一个开关周期T。当开关频率较高时，稳态下的电流波形如图5-55所示。

　　电枢电流的波动值可由下式求得：

　(5-47)

　　最大电流脉动值出现在r=0时刻，其值为

　(5-48)

式中：f 为开关额率。

　　双极式PWM放大器控制电路应输出四个晶体管所需要的基极电压波形，一般可采用如图5-56a)所示的电路结构，图5-56b)为控制电压由正逐渐变为负时相应的和的波形，在驱动电路中，还必须考虑在VT1与VT2之间和VT3与VT4之间加延迟环节，以防止桥臂直通现象发生。

2．双极式PWM放大器——电动机调速系统的机械特性

　　在稳态下，放大器输出电压的平均值，即电枢电压的平均值应等于电枢回路电阻压降的平均值与反电势之和，即

　　(5-51)

　　由上式求得电枢电流的平均值

　　(5-52)

式中：——电动机的起动电流；
　　　——电枢短路时的制动电流。

　　电枢电流也可从力矩平衡条件求得，即

　　由上述关系可求得调速系统的机械特性方程式

　(5-53)　或　　　(5-54)

式中，为r=1时的起动力矩。

　　图5-60给出了双极式PWM放大器——电动机调速系统的机械特性，由于r在[-1，+1]之间变化，机械特性分布在四个象限，机械特性与纵坐标的交点就是占空比r 的值。