專利名稱：非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及控制和調(diào)節(jié)汽車發(fā)電機在速度和負載變化的情況下，能夠取得恒定輸出值的電壓調(diào)節(jié)裝置，屬于電變量的調(diào)節(jié)裝置。
當汽車發(fā)動機運行時，是按一定傳動比帶動發(fā)電機工作，當發(fā)電機轉(zhuǎn)速隨著汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速的改變而變化時，其輸出電壓值將會出現(xiàn)高于汽車上電氣設(shè)備要求的標稱電壓12伏，從而使汽車上的電氣設(shè)備不能正常工作或損壞的情況，因此汽車上必須裝置發(fā)電機的電壓調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)和控制發(fā)電機的輸出電壓限制在不大于14±0.5伏。
現(xiàn)有技術(shù)汽車發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，普遍采用電子式，有周期開關(guān)發(fā)電機調(diào)節(jié)器和非周期開關(guān)發(fā)電機調(diào)節(jié)器，如CN2109024U晶體管和集成塊組成的電子調(diào)節(jié)器和CN2111593U超小型集成電路電壓調(diào)節(jié)器，均屬非周期開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，但這類調(diào)節(jié)器均存在功耗大、容易損壞，電壓調(diào)節(jié)性能不能完全滿足汽車上所需電壓和電流的要求，即輸出電壓不能滿足14±0.5伏要求，輸出電流小，不能滿足2－3安培要求。
本實用新型發(fā)明目的，為了克服背景技術(shù)存在不足之處，提供一種功耗小，調(diào)節(jié)性能好、工作可靠、成本低的非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器。
本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的，
以下結(jié)合附圖和實施例詳細描述本技術(shù)方案的結(jié)構(gòu)特征及工作原理。


圖1為本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器安裝接線示意圖(外搭鐵型)。
圖2為本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的電原理圖(外搭鐵型)。
圖3為本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的工作狀態(tài)波形變化圖(外搭鐵型)。
圖4為本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的裝配示意圖(外搭鐵型)。
圖5為本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的安裝接線示意圖(內(nèi)搭鐵型)。
圖6為本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器電原理圖(內(nèi)搭鐵型)本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，包括穩(wěn)壓電路(1)、開關(guān)脈沖電路(2)、功率輸出電路(3)、印制板(4)、上蓋(5)、裝配骨架(6)、底板(7)、接線柱(8)等組成外搭鐵型(如圖1、2、4所示)，和內(nèi)搭鐵型(如圖5、6所示)電壓調(diào)節(jié)器。其特征在于1、開關(guān)脈沖形成電路(2)(外搭鐵型)如圖2所示，主要由CMOS雙向模擬開關(guān)集成塊Ic，集成塊Ic內(nèi)部由(3)、(4)、(5)腳和(1)、(2)、(13)腳分別構(gòu)成二個開關(guān)，這種集成塊開關(guān)特性當開關(guān)呈低阻接通，開關(guān)呈高阻斷開。開關(guān)脈沖形成電路，設(shè)有以Ic的(5)腳的閥值電壓作基準電壓與R4、R5的分壓值相比較成為電壓比較器，從Ic的(13)腳輸出的閥值電壓與R2、C2組成的脈沖定時電路，分壓電阻R4一端接電源(＋)，另一端接R5、C3及(5)腳，R5、C3并聯(lián)后另一端接電源(－)，(4)腳、(13)腳連接后接R2、C2的一端，R2、C2并聯(lián)后另一端接電源(－)，(2)、(7)腳接電源(－)，(1)腳接R3，R3另一端與(14)、(3)腳相連接后接R1，R1接穩(wěn)壓電路W、C1，R1另一端接電源(＋)，(1)腳并與功放管BG的(G)腳連接；2、功率輸出電路(3)(外搭鐵型)如圖1、2所示。功放管BG采用大功率場效應(yīng)管，其輸入端(G)腳與集成塊Ic的(1)腳連接，為正電壓導通，輸出端(D)腳接二極管D的正端并與接線柱(8)的(F)柱連接，(F)柱接發(fā)電機激磁轉(zhuǎn)子線圈，二極管D的負端接電源(＋)，(S)腳接電源(－)。
3、開關(guān)脈沖形成電路(2)(內(nèi)搭鐵型)，如圖5、6所示，主要由CMOS雙向模擬開關(guān)集成塊Ic，集成塊Ic內(nèi)部由(10)、(11)、(12)腳和(1)、(2)、(13)分別構(gòu)成二個開關(guān)，這種集成塊開關(guān)特性，當開關(guān)呈低阻接通，開關(guān)呈高阻斷開。Ic內(nèi)部的(3)、(4)、(5)腳作倒相器，(13)、(4)腳連接后接R2，C2，R2、C2并聯(lián)，(5)、(11)腳連接后接R6一端，R6另一端接電源(＋)，(1)、(3)、(14)腳接電源(＋)，(2)腳接R3和功放管BG的(G)腳，(12)腳接C3、R5、R4的一端，R5另一端接電源(＋)，R4另一端接電源(－)，R2、C2、R3、C3的另一端及(10)、(7)腳接R1，R1接穩(wěn)壓電路W、C1，R1另一端接電源(－)。
4、功率輸出電路(3)(內(nèi)搭鐵型)，如圖5、6所示，功放管BG采用大功率場效應(yīng)管，其輸入端(G)腳與集成塊Ic的(2)腳連接，為負電壓導通，輸出端(D)腳接二極管D的負極并與接線柱(8)的(F)柱連接，(F)柱接發(fā)電機激磁轉(zhuǎn)子線圈，二極管D的正端接電源(－)，BG的(S)腳接電源(＋)。
5、開關(guān)脈沖形成電路(2)的定時電路的R2、C2的充放電時間為固定值，一般R2為47K，C2為5600P。
下面結(jié)合圖(1)、(2)描述本實用新型工作原理當打開點火開關(guān)時，＋12伏電源送到調(diào)節(jié)器，電源(＋)極和發(fā)電機激磁轉(zhuǎn)子線圈一端接通，發(fā)電機激磁轉(zhuǎn)子線圈的另一端接到調(diào)節(jié)器的接線柱(8)的(F)柱，(F)柱再通過功放管BG接地。調(diào)節(jié)器內(nèi)的R1、C1、W組成穩(wěn)壓滬波電路(1)，提供穩(wěn)定的工作電壓，同時也穩(wěn)定了模擬開關(guān)集成塊Ic的閥值電壓。本實用新型脈沖形成電路(2)由CMOS模擬集成塊Ic完成，CMOS開關(guān)電路的閥值電壓溫度系數(shù)小，溫度每上升1℃，閥值電壓僅下降數(shù)百微伏，而且高低電平過渡區(qū)間很窄，用它這個優(yōu)點，可作成性能優(yōu)良的比較器。為此用模擬開關(guān)的閥值電壓(5)腳作基準電壓。R4、R5把變化電源電壓分壓后與(5)腳的基準電壓比較，當分壓值低于(5)腳的閥值電壓時，Ic由(3)、(4)、(5)腳組成的第一組開關(guān)不導通，當分壓值高于閥值電壓值時，第一組開關(guān)導通，電阻R4、R5的分壓值決定本調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓值，一般規(guī)定調(diào)節(jié)器電壓值為14±0.5伏。比較器中的C2，用來防止干擾和穩(wěn)定電子開關(guān)工作狀態(tài)。第二組模擬開關(guān)(13)腳的閥值電壓與C2、R2充放電特性組成定時電路。C2、R2的數(shù)值決定關(guān)斷脈沖的寬度，導通脈沖的寬度為隨機值，低于規(guī)定電壓值時，脈沖是無限寬波形如圖3所示。當未達到起控電壓時，Ic的第一組開關(guān)(3)、(4)腳斷開，則Ic的第二組開關(guān)的控制腳(13)腳為低電位，第二組開關(guān)的(1)、(2)腳也斷開，穩(wěn)壓電路(1)輸出的10伏電壓經(jīng)R3加到功放管BG的(G)腳，BG導通，D腳輸出電壓給接線柱(8)的(F)柱，BG通過(F)柱為發(fā)電機提供最大激磁電流。
當達到起控電壓時，R4、R5的分壓值高于Ic(5)腳的閥值電壓，Ic的第一組開關(guān)(3)、(4)腳接通，Ic的第二組開關(guān)的控制腳(13)腳成為高電位，(1)、(2)腳也接通，則功放管BG的(G)腳變?yōu)榈碗妷海Ψ殴蹷G截止(即關(guān)斷)。Ic的第一組開關(guān)(3)、(4)腳接通時，同時也給C2充電。功放管BG截止后，使發(fā)電機的激磁線圈無激磁電流，發(fā)電機停止發(fā)電，電源電壓立即降低，使R4、R5的分壓比低于Ic的(5)腳的閥值電壓時，Ic的第一組開關(guān)(3)、(4)腳斷開，這時電容C2通過R2放電，在放電電壓低于閥值電壓時，Ic的第二組開關(guān)(1)、(2)腳斷開，功放管BG的(G)腳高電位，BG導通。本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電動機電壓調(diào)節(jié)器如此將發(fā)電機電壓控制和調(diào)節(jié)在14±0.5伏?？刂坪驼{(diào)節(jié)過程BG的輸出腳(D)腳的波形示意圖如圖3所示。從圖3的波形中直觀的可見，本實用新型采用在激磁直流電壓波形中開槽的辦法來控制發(fā)電機的發(fā)電電壓值，開槽寬度由R2、C2決定為固定值，開槽的多少隨發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和負載而變化，圖3中可看出本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)和控制發(fā)電機轉(zhuǎn)子的激磁電流的波形，電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓的開槽頻率與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速成正比，換句話說，電壓調(diào)節(jié)器的輸出脈沖寬度與發(fā)電機的轉(zhuǎn)速成反比，轉(zhuǎn)速越高，調(diào)壓器的輸出脈沖開槽越多，輸出電壓的脈沖寬度越窄。
功率輸出電路(3)中的二極管D用來釋放功放管關(guān)斷時的發(fā)電機磁場繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電壓，以免損壞調(diào)節(jié)器。
本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的優(yōu)點是1、選用CMOS雙向模擬開關(guān)集成塊作調(diào)節(jié)器開關(guān)，它屬于微功耗器件，功耗最小，可靠性比其他電路高10－100倍，而且抗干擾強、電源范圍大、無熱障點。
2、開關(guān)脈沖形成電路采用基準電壓比較電路和電容充放電的脈沖定時電路，脈沖電壓控制功放管的輸出電壓去調(diào)節(jié)發(fā)電機的激磁電流，電壓控制方式功耗最小。
3、電壓調(diào)節(jié)控制性能好，在發(fā)電機轉(zhuǎn)速相同情況下充電電流大、充電快，電壓控制調(diào)節(jié)迅速。
4、本實用新型技術(shù)方案可以做成外搭鐵型(如圖1、2、3)所示和內(nèi)搭鐵型(如圖5、6)電壓調(diào)節(jié)器，能夠滿足正、負搭鐵汽車調(diào)壓要求。
本實用新型圖2、圖6實施例的元器件參數(shù)為R1＝470Ω，R2＝R3＝R5＝47K，R4＝100K。
C1＝47μ電解電容，C2＝5600P，C3＝2200P。
穩(wěn)壓管W為2CW、10V、1／2W，二極管D為1N4004，集成塊Ic為CD4066。
功放管外搭鐵型圖2選用N溝道BUZ11A場效應(yīng)管。
內(nèi)搭鐵型圖6選用P溝道J75A場效應(yīng)管。
權(quán)利要求1.非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，包括由穩(wěn)壓電路、開關(guān)脈沖電路、功率輸出電路、印制板、上蓋、裝配骨架、底板、接線柱等組成外搭鐵型或內(nèi)搭鐵型其特征在于1)、開關(guān)脈沖形成電路(外搭鐵型)，主要由CMOS雙向模擬開關(guān)集成塊Ic，集成塊Ic內(nèi)部由(3)、(4)、(5)腳和(1)、(2)、(13)腳分別構(gòu)成二個開關(guān)，以Ic的(5)腳的閥值電壓作基準電壓與R4、R5的分壓值比較組成電壓比較器，Ic(13)腳閥值電壓與R2、C2組成的脈沖定時電路，分壓電阻R4一端接電源(+)，另一端接R5、C3及(5)腳，R5、C3并聯(lián)另一端接電源(-)，(4)腳、(13)腳連接后接R2、C2的一端，R2、C2并聯(lián)后另一端接電源(-)，(2)、(7)腳接電源(-)，(1)腳接R3，R3另一端與(14)、(3)腳相連接后接R1，并接穩(wěn)壓電路W、C1，R1另一端接電源(+)，(1)腳并與功放管BG的(G)腳連接；2)、功率輸出電路(外搭鐵型)，功放管BG采用大功率場效應(yīng)管，其輸入端(G)腳與集成塊Ic的(1)腳連接，為正電壓導通，輸出端(D)腳接二極管D的正端并與接線柱的(F)柱連接，(F)柱接發(fā)電機激磁轉(zhuǎn)子線圈，二極管D的負端接電源(+)，(S)腳接電源(-)；3)、開關(guān)脈沖形成電路(內(nèi)搭鐵型)，主要由CMOS雙向模擬開關(guān)集成塊Ic，集成塊Ic內(nèi)部由(10)、(11)、(12)腳和(1)、(2)、(13)分別構(gòu)成二個開關(guān)，Ic內(nèi)部的(3)、(4)、(5)腳作倒相器，(13)、(4)腳連接后接R2，C2，R2、C2并聯(lián)，(5)、(11)腳連接后接Rθ一端，Rθ另一端接電源(+)，(1)、(3)、(14)腳接電源(+)，(2)腳接R3和功放管BG的(G)腳，(12)腳接C3、R5、R4的一端，R5另一端接電源(+)，R4另一端接電源(-)，R2、C2、R3、C3的另一端及(10)、(7)腳接R1，并接穩(wěn)壓電路W、C1，R1另一端接電源(-)；4)、功率輸出電路(內(nèi)搭鐵型)，功放管BG采用大功率場效應(yīng)管，其輸入端(G)腳與集成塊Ic的(2)腳連接，為負電壓導通，輸出端(D)腳接二極管D的負極并與接線柱的(F)柱連接，(F)柱接發(fā)電機激磁轉(zhuǎn)子線圈，二極管D的正端接電源(-)，BG的(S)腳接電源(+)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于開關(guān)脈沖形成電路的定時電路的R2、C2的充電放電時間決定脈沖的寬度為固定值，一般R2為47K，C2為5600P。
專利摘要本實用新型非周期開關(guān)發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器，由穩(wěn)壓電路、開關(guān)脈沖形成電路、功率輸出電路等組成。其特征是開關(guān)脈沖形成電路選用CMOS雙向模擬開關(guān)Ic，設(shè)有以Ic(5)腳閾值電壓與R
文檔編號H02P9/30GK2152345SQ93201018
公開日1994年1月5日 申請日期1993年1月1日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月1日
發(fā)明者牛福元, 馬穎, 牛成贊 申請人:牛福元