專利名稱：定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型所述的定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器是可以在內(nèi)燃機車上使用的一種新型電壓調(diào)整裝置。
目前在我國內(nèi)燃機車上所使用的電壓調(diào)整器有T674型和8Q6型兩種類型。前者，檢測電路采用“分壓電阻加穩(wěn)壓管”結(jié)構(gòu)，利用穩(wěn)壓管擊穿電壓閥值作為電壓比較基準，輸出級采用可控硅元件，因此必需要有關(guān)斷電路，故而存在檢測比較環(huán)節(jié)精度低、電路復雜等缺點。后者，檢測電路采用“分壓電阻加運放比較器”結(jié)構(gòu)，輸出級采用大功率三極管元件而使檢測精度提高了，但還存在大功率三極管的基極驅(qū)動電流大，需要另加一級放大。這種結(jié)構(gòu)由于采用“通、斷”控制方式，當外部條件頻繁變化時，大功率三極管經(jīng)常工作在放大區(qū)附近，則使大功率三極管元件功率損耗增大，因而在使用中大功率三極管元件的故障率較高。針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，設計一種結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)先進的新型電壓調(diào)整器，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題是十分必要的。
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，本實用新型的目的是研制一種性能先進、結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)節(jié)性能好、使用可靠，并具有定頻調(diào)寬功能的新型電壓調(diào)整器。本實用新型吸收了8Q6型電壓調(diào)整器檢測電路的優(yōu)點，增加了定頻調(diào)寬功能，使勵磁電流增加與起動發(fā)電機輸出電壓的偏差成正比。保護電路采用壓敏電阻、使電路減化、功耗減小、調(diào)節(jié)性能和可靠性都得到提高。
本實用新型提供一種定頻調(diào)寬式電壓調(diào)正器，其結(jié)構(gòu)由分壓采樣電路(FCD)、三角波發(fā)生電路(SBD)、比較電路(BJD)、穩(wěn)壓電路(WYD)、功率驅(qū)動電路(GQD)、過電壓保護電路(DBD)所組成。當輔助發(fā)電機輸出電壓低于110V時，通過調(diào)整勵磁電路使發(fā)電機輸出電壓按偏差的比例增加；當輔助發(fā)電機輸出電壓高于110V時，輔助發(fā)電機輸出電壓按偏差的比例減小。本實用新型所述分壓采樣電路(FCD)由電阻R1～R3、電容C3、電位器W1及其連接線路所組成；(如附圖
)通過在電位器W1的滑臂端取出采樣電壓，送入比較電路(BJD)中的運算放大器JC2的反相輸入端。本實用新型所述的三角波發(fā)生電路(SBD)由運算放大器JC1、電阻R4～R8、電容C4及其連接線路所組成，產(chǎn)生固定頻率的三角波。從C4、R5、R4的公共端輸出至比較電路(BJD)的JC2正向輸入端。本實用新型所述的比較電路(BJD)由JC2及其連接線路所組成。使取樣電壓同基準三角波進行比較，輸出定頻調(diào)寬脈沖波形去實現(xiàn)功率MOSFET元件的驅(qū)動。本實用新型所述穩(wěn)壓電路(WYD)由穩(wěn)壓管DW1、DW2、電容C1、C2、電阻R11～R14及其連接線路所組成。為運算放大器JC1、JC2提供穩(wěn)壓電源，為三角波發(fā)生電路(SBD)提供基準電壓。本實用新型所述功率驅(qū)動電路(GQD)由功率MOSFET元件功率場效應管Q1、Q2、電阻R9、R10、穩(wěn)壓管DW3、DW4及其連接線路所組成；為輔助發(fā)電機的勵磁電流提供通路。本實用新型所述過電壓保護電路(DBD)由壓敏電阻M1、M2、續(xù)流二極管D1、穩(wěn)壓管DW5及其連接線路所組成；為功率MOSFET源、漏兩極間實現(xiàn)過電壓保護。
本實用新型所述的定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器，同現(xiàn)有的電壓調(diào)整器相比較具有如下特點1.由于本實用新型采用運放比較器，則使其檢測精度提高。
2.由于本實用新型采用三角波作為比較電壓基準，則使控制量的增加與電壓偏差成正比。
3.由于本實用新型驅(qū)動采用功率MOSFET元件，則減少了一級放大，并且由于MOSFET具有快速開關(guān)特性，使動態(tài)損耗減小，電壓調(diào)整器動態(tài)響應改善。
4.由于本實用新型采用一機雙備份，則節(jié)省了成本和機車空間占用。
5.由于本實用新型采用壓敏電阻實現(xiàn)過電壓保護，則具有保護速度快、體積小、成本低等優(yōu)點。
6.由于本實用新型采用多個電阻并聯(lián)等效于一個大電阻，故具有單個電阻體積小、熱量分流等優(yōu)點。
綜上所述可知，本實用新型的特點可完全滿足內(nèi)燃機車工作的要求，并使其各種性能得到改善。故而本實用新型在內(nèi)燃機車上的廣泛應用必將產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟效益和積極的社會效益。
本實用新型的附圖是定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器的電路結(jié)構(gòu)原理圖。
圖中FCD——分壓采樣電路；
SBD——三角波發(fā)生電路；WYD——穩(wěn)壓電路；BJD——比較電路；GQD——功率驅(qū)動電路；DBD——過電壓保護電路。
本實用新型的具體實施例如附圖所示；其結(jié)構(gòu)由分壓采樣電路(FCD)、三角波發(fā)生電路(SBD)、比較電路(BJD)、穩(wěn)壓電路(WYD)、功率驅(qū)動電路(GQD)、過電壓保護電路(DBD)所組成。由R1～R3、W1、C3組成分壓采樣電路。C3為濾波電容，輔助發(fā)電機輸出電壓經(jīng)R1、R2、W1、R3分壓，在W1的滑臂端取出采樣電壓送運放的6腳(運放的型號為LM158)。運放的1、2、3腳和R4～R8、C4組成三角波發(fā)生器，R5和C4的值決定了三角波的重復頻率，R8的值決定了三角波的鈄率，也既決定了調(diào)節(jié)器的開環(huán)放大倍數(shù)。R11～R14、C1、C2、DW1、DW2組成穩(wěn)壓電路，一方面為運放提供電源，另一方面取一半(即DW2輸出端)作為三角波的基準電壓。運放的5、6、7腳組成比較器，使取樣電壓與基準三角波進行比較。驅(qū)動由功率MOSFET元件Q1、Q2實現(xiàn)，功率場效應管Q1、Q2導通為勵磁電流提供通路。R9、W3、R10、W4分別為Q1、Q2的柵極提供控制電壓，并實現(xiàn)柵極過壓保護，D1為勵磁電流提供續(xù)流通路。壓敏電阻M1、M2、穩(wěn)壓管DW5為Q1、Q2提供源、漏兩極間過壓保護。本實用新型的工作原理是當輔助發(fā)電機輸出電壓低于110V時，運放6腳的取樣電壓與運放5腳的電壓基準三角波的交點將左移(左移量與輸出電壓偏差成正比)，從而使每個周期內(nèi)運放7腳輸出的正向脈沖寬度增加；既Q1、Q2的占空比加大，使勵磁電流加大，從而使輔助發(fā)電機輸出電壓按比例增加。反之，當輔助發(fā)電機輸出電壓高于110V時，運放6腳的取樣電壓與運放5腳的電壓基準三角波的交點將右移(右移量與輸出電壓偏差成正比)，從而使每個周期內(nèi)運放7腳輸出的正向脈沖寬度減小，既Q1、Q2的占空比減小，使勵磁電流減小，從而使輔助發(fā)電機輸出電壓按比例減小。
由于本實用新型采用了新型原器件，簡化了電路結(jié)構(gòu)、降低了功耗，元器件體積減小，從而實現(xiàn)了在原有一個電壓調(diào)整器同樣大小的電路板上布置兩套同樣的電路。這樣只要在面板上，增加一套插頭就可以實現(xiàn)一箱兩套電壓調(diào)整器，從而不必在機車上放置另外的電壓調(diào)整器備份。為此本實用新型在元器件的選擇上加以考慮，采用R1、R2并聯(lián)可以分散發(fā)熱并可優(yōu)化布置。R11～R14用四個并聯(lián)電阻等效于一個電阻。同理Q1、Q2利用MOSFET具有良好并聯(lián)特性的特點采用分散布置以分散發(fā)熱，提高可靠性。本實用新型的附圖中共有四個接口A、B、C、D；接口A同輔助發(fā)電機電樞繞組(D)的正極相連接。接口B同機車蓄電池的負極及輔助發(fā)電機電樞繞組(D)的負端相連接。接口C同輔助發(fā)電機勵磁繞組的正端及機車蓄電池的正端相連接。接口D同輔助發(fā)電機勵磁繞組的負端相連接。
本實用新型采用脈沖寬度調(diào)制的方法，即根據(jù)發(fā)電機輸出端電壓VAB與標準電壓(110V)之間的偏差值△V控制發(fā)電機勵磁回路CD與蓄電池接通的時間，使通過發(fā)電機勵磁回路電流的變化與△V成比例，從而達到改善系統(tǒng)動態(tài)性能減少驅(qū)動元件功耗的效果。由于本實用新型的驅(qū)動電路采用具有快速開關(guān)特性的MOSFET元件，從而可以降低開關(guān)功耗，使元件可靠性增加。
權(quán)利要求1.一種定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器，其特征在于由分壓采樣電路(FCD)、三角波發(fā)生電路(SBD)、比較電路(BJD)、穩(wěn)壓電路(WYD)、功率驅(qū)動電路(GQD)、過電壓保護電路(DBD)所組成；當輔助發(fā)電機輸出電壓低于110V時，通過調(diào)整勵磁電流使發(fā)電機輸出電壓按偏差的比例增加；當輔助發(fā)電機輸出電壓高于110V時，發(fā)電機輸出電壓按偏差的比例減小，三角波發(fā)生電路(SBD)由運算放大器JC1、電阻R4～R8、電容C4及其連接線路所組成；產(chǎn)生固定頻率的三角波，從R4、R5、C4的公共端輸出至比較電路(BJD)的JC2正向輸入端；比較電路(BJD)由JC2及其連接線路所組成；使取樣電壓同基準三角波進行比較，輸出定頻調(diào)寬脈沖波形；功率驅(qū)動電路(GQD)由MOSFET元件功率場效應管Q1、Q2、電阻R9、R10、穩(wěn)壓管DW3、DW4及其連接線路所組成；為起動發(fā)電機的勵磁電流提供通路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器；其特征在于分壓采樣電路(FCD)由電阻R1～R3、電容C3、電位器W1及其連接線路所組成；通過在電位器W1的滑臂端取出采樣電壓送入比較電路(BJD)中的運算放大器JC2的反相輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器；其特征在于穩(wěn)壓電路(WYD)由穩(wěn)壓管DW1、DW2、電容C1、C2、電阻R11～R14及其連接線路所組成；為運算放大器JC1、JC2提供穩(wěn)壓電源，為三角波發(fā)生電路(SBD)提供基準電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器；其特征在于過電壓保護電路(DBD)由壓敏電阻M1、M2、續(xù)流二極管D1、穩(wěn)壓管DW5及其連接線路所組成；為功率MOSFET管源、漏兩極間實現(xiàn)過電壓保護。
專利摘要本實用新型所提供的定頻調(diào)寬式電壓調(diào)整器是一種可以在內(nèi)燃機車上使用的新型電壓調(diào)整裝置。其結(jié)構(gòu)主要由運算放大器，MOSFET元件場效應管、穩(wěn)壓管、電位器、電阻、電容及其連接線路所組成，構(gòu)成三角波發(fā)生電路、比較電路和功率驅(qū)動電路等。通過調(diào)整勵磁電流使輔助發(fā)電機輸出電壓按偏差比例增加或減少。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、性能先進、調(diào)節(jié)性能好、功耗減小、使用可靠并具有定頻調(diào)寬功能等優(yōu)點。
文檔編號H02P9/38GK2205081SQ94202209
公開日1995年8月9日 申請日期1994年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月22日
發(fā)明者劉文生, 葉家金 申請人:劉文生, 葉家金