一種新型通用電壓調節器的製作方法

2023-06-14 05:19:31 1

專利名稱：一種新型通用電壓調節器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電壓調節器，尤其是一種新型通用電壓調節器，適用於矽整流發電機輸出電壓的穩壓。
現有這種調節器，從形式上分有內裝式、外裝式、內搭鐵式或外搭鐵式，但還不能適應汽車車型、汽車電器線路種類繁多的需要，給調節器的生產與應用帶來困難，即調節器通用性差。
從現有調節器設計思路來看，現有矽整流發電機用調節器，大都是以負載特性、轉速特性、溫度特性曲線越平直越好，輸出電壓變化愈小愈好的傳統設計概念設計製造的，然而，其實際工作特性並非理想。下面對此作些簡要分析。
在負載特性方面，由於汽車供電系統各部份分布在車各部位，其間需要用導線連通，供電時，隨著導線上負載電流由零變到數十安培的大電流，導線內阻變化會產生大的電壓降，其值由零變到一個可觀數值。然而，汽車供電系統是以低電壓大電流工作的，若僅僅依靠加粗導線把電壓降降到滿意程度，則其成本恐怕是難以接受的。從而也不難看出，現有調節器負載特性曲線不是平直的，實際上是下斜的。
在轉速特性方面，由於現有調節器負載特性曲線實際上是下斜狀的，所以在汽車起動時，即在發電機轉速極低時，不能充分輸出功率來滿足此時需要較大功率輸出的要求。
鑑於現有調節器通用性差和存在上述技術問題，本實用新型的目的是提供一種新型通用電壓調節器。
在描述本實用新型設計方案與電路之前，先扼要地介紹一下其設計概念。
本實用新型設計思想與現有調節器的不同之處在於在適當加粗導線的同時，在電路中引用一條由阻容元器件構成的特性曲線補償網絡，以使調節器負載特性曲線呈上翹狀的，即空載時輸出電壓偏低；滿載時，輸出電壓反而偏高。
利用上翹狀負載特性能提高發電機輸出功率，補償汽車供電系統導線內阻所產生的電壓降，使最大輸出功率時的轉速特性向低延伸一段，以改善發電機轉速特性。
按上述新設計思想設計製造的本實用新型調節器，線路簡單、用料省、通用性強，適用於以矽整流發電機為電動力源的機器上穩壓。
下面將結合附圖對本實用新型作詳細描述。


圖1為本實用新型設計方案框圖。
圖2為本實用新型的一種具體設計原理電路圖。
圖3為圖2的一種具體結構局部斷面的立體示意圖。圖中(10)為接發電機負極的黑色引線，(11)為接發電機激磁線圈的黃色引線，(12)為接發電機正極的紅色引線，(13)為機殼，(14)為底板、(15)為印刷電路板、(5)為分熱電阻R1，T1T2為功率放大器(1)中的晶體三極體。
圖4為圖2印刷電路板(15)的放大圖。
圖5為圖2、圖4布線圖。
圖6為本實用新型在轉速6000轉／分時的負載特性曲線圖。
圖7為本實用新型轉速特性曲線圖。圖中虛線為現有調節器的。
參照圖1與圖2、圖3，便可知發電機輸出電壓接本實用新型正負極兩端引線(12、10)，其誤差電壓由R6、R8、D2、R9、R7檢出送G1G2電壓放大器(2)放大，再經T1T2功率放大器(1)放大去控制發電機激磁線圈，與發電機形成一個負反饋環路，從而達到穩壓的目的。
R2、C1、R5組成曲線補償網絡(3)能使該實用新型負載特性曲線呈上翹狀(圖6)，即空載時輸出電壓低，滿載時輸出電壓反而提高。
利用R2、C1、R5網絡建立的上翹狀負載特性(圖6)提高了發電機輸出功率，抵消了整個供電系統中導線電阻所產生的壓降，提高了發電機低轉速的輸出電壓，從而改善了發電機的轉速特性(圖7)。
R2、C1、R5組成的網絡實際上是一個正反饋電路。設調節器中T1T2，G1G2組成的放大器(1、2)為K2，發電機放大作用為K1。如果不加R2C1R5網絡則反饋環為△′U＝ (△U)/(1 + K1K2B1)式中△′U為加環路後的誤差電壓。
△U為開環時的誤差電壓。
B1為反饋電壓的衰減量接入正反饋R2C1R5網絡後△′U＝ (△U(1 - KaB2))/(1 - K2B2+ K1K2B1)式中B2為正反饋網絡(即R2C1R5)的衰減量。
分析上式可得到如下結論一、如果K2B2大於1，則△′U與△U數字符號相反，發電機輸出電壓為標稱電壓與誤差電壓之和，當發電機空載時，其輸出電壓高於標稱電壓，即△U為正值，R2C1R5反饋網絡使△U值反而變成負值，即其輸出電壓反而低於標稱電壓；當滿載時，其輸出電壓低於標稱值，即△U為負值，經反饋後輸出電壓反而高於標稱值，因此其負載特性曲線成了上翹狀的曲線(圖6)。
二、式中分母部份的K2B2小於K1K2B1，分母總為正值，因此，整個反饋系統是穩定的，不會自激或有超調現象。
本實用新型為了克服發電機停轉時，蓄電池電流經激磁線圈白白流失，電路中引入了一條由G3G4等元件組成的起動電路(4)。當發電機停轉時，G3輸出處於高電位，通過D3、G1、G2、T2使T1關斷；當發電機轉動時，其輸出端將產生交流紋波電壓，只要紋波電壓超過50MV，G3輸出端立即變為低電位，使D3截止，調節器正常工作。加有起動電路(4)後，調節器可不受點火開關控制，簡化了外電路，防止了因外電路導線上的電壓降而使其特性變壞，更重要的是增加了其通用性，不論是內搭鐵、外搭鐵，本調節器都適用，解決了現有這類調節器通用性差的問題。
T1T2的UCO值高於200V，其它相關元件都受穩壓管D1保護，因此，本調節器耐200V／400ms的浪湧脈衝電壓，從而提高了可靠性。
輸入T2基極的電流，足可使T1T2深飽和，因為T1為射極跟隨接法，T1的ce之間電壓不可能低於1V。
為了降低T1的耗散功率，本實用新型引入了分熱電阻(5)，即在T1集電極與電路正極之間加有一隻0.1－0.3Ω的片狀電阻R1，當激磁電流高達4A左右時，該電阻上的壓降為0.8(3.2W)左右，T1ce之間壓降約為0.4V(1.6W)，三分之二的耗散功率由R1散發出去。T1隻散發三分之一的熱量。
本實用新型具體結構如圖2、圖3所示。它由功率放大器(1)、電壓放大器(2)、溫度補償電路(6)、引線(10、11、12)、機殼(13)、底板(14)、印刷電路板(15)組成，其特徵在於在放大器(1)中T1集電極與電路正極之間接有分熱電阻(5)R1，用來耗散T1管的功率；在功率放大器(1)輸出端與電壓放大器(2)輸入端之間接有一條特性曲線補償電路(3)，該電路由一隻一端接T1發射極，激磁線圈與D1負極的另一端接在C1、R5接點的R2，一隻一端接電路正極，另一端接在R2、R5之間的C1，一隻接在R2、C1接點與G1G2負輸入腳6、9、R8、R15、R6接點之間的R5組成，用來建立上翹狀負載特性曲線；在放大器(2)輸入端接有一條起動電路(4)，該電路是由一隻G3，其輸出腳1聯接一個負極接G1G2正輸入腳10、5的D3，，G3正輸入腳3與電路正極之間跨接有C3與R10，正輸入腳3還接有一個正極接G4輸出腳14的D4，其負輸入腳2，與G4正輸入腳12接在放大器(2)中R9與R7和D2正極接點之間，一隻G4，其負的輸入腳13與正輸入腳12之間跨接一個R11，其輸出腳14接有一個正極接G3腳3的D4，其負輸入腳13接有一個一端接在D5正極與R14一端之間的R13和一個一端接電阻R12一端的，而另一端接G4腳13的C4，一個一端接電路負極，另一端接C4的R12，一個負極接電路正極、正極接R13R14一端的D5，一個一端接電路負極，另一端接D5正極的R14組成，用來防止發電機停轉時蓄電池電流經激磁線圈白白地流失及使調節器可不受點火開關控制，此外，由於外線路簡單，還大大增強其通用性。
實施例1三極體T1為BU406，T2為CD242。
運放器G1、G2、G3、G4選用LM324。
穩壓管D2選用4.3V／ 1/2 W，D5選用8.2V／ 1/2 W。
二極體D1、D3、D4選用1N4003－4005。
電容C2選用CT－40V－0.02－0.033μf。
C1、C3、C4選用CT－40V－0.33μf－0.68μf。
電阻R1為自製0.2片狀電阻。
R2、R5、R10、R13、R15選用RTX－ 1/8 W－470KΩ－630KΩR3、R4·· ··－6200Ω－700ΩR6·· ··－72KΩ－75KΩR7·· ··－10KΩ－12KΩR8·· ··－150KΩ－170KΩR9·· ···－1.3KΩ－1.4KΩR11、R12·· ··－4.8KΩ－6KΩR14·· ··－390Ω－450Ω實施例2三極體T1選用3DD15C，T2用CD242。
二極體D1、D3、D4選用1N4006－4007。
電阻片狀電阻選用0.3Ω的其它阻容參數在實施例1範圍內配用。
本實用新型用料與工藝無特殊要求。為了使其可靠、性能穩定，用環氧樹脂灌封。底板(14)為金屬件、機殼(13)為金屬鋁件。
本實用新型經在我國多種汽車上配裝應用，較現有調節器具有實質性特點與進步。經8個多月行車三萬二千多公裡試用證明，汽車裝上本調節器後，電瓶不虧電、起動簡便，燈泡斷絲現象明顯減少。
本實用新型若全部集成化、體積更小，更可靠、更廉價。
圖2為本實用新型說明書摘要圖
權利要求1.一種新型通用電壓調節器，由功率放大器(1)、電壓放大器(2)、溫度補償電路(6)、引線(10、11、12)、機殼(13)、底板(14)、印刷電路板(15)組成其特徵在於a、放大器(1)中T1三極體集電極與電路正極之間接有分熱電阻(5)R1用來耗散T1管的功率；b、在功率放大器(1)輸出端與電壓放大器(2)輸入端之間接有一條特性曲線補償電路(3)，該電路由一隻一端接T1發射極、激磁線圈與二極體(D1)負極，另一端接在電容(C1)、電阻(R5)接點的電阻(R2)，一隻一端接電路正極，另一端接在電阻(R2、R5)之間的電容(C1)，一隻接在電阻(R2)、電容(C1)接點與運算放大器(G1、G2)負輸入腳6、9、電阻(R8、R15、R6)接點之間的電阻(R5)組成，用來建立上翹狀負載特性曲線；c、在放大器(2)輸入端接有一條起動電路(4)，該電路由一隻運算放大器(G3)，其輸出腳1聯接一個負極接運算放大器(G1G2)正輸入腳10、5的二極體(D3)，運算放大器(G3)正輸入腳3與電路正極之間跨接有電容(C3)與電阻(R10)，正輸入腳3還接有一個正極接運算放大器(G4)輸出腳14的二極體(D4)，其負輸入腳2與運算放大器(G4)正輸入腳12接在放大器(2)中電阻(R9)與電阻(R7)和穩壓管(D2)正極接點之間，一隻運算放大器(G4)，其負輸入腳13與正輸入腳12之間跨著一個電阻(R11)，其輸出腳14接有一個正極接運算放大器(G3)腳3的二極體(D4)，其負輸入腳13接有一個一端接在穩壓管(D5)正極與電阻(R14)一端之間的電阻(R13)和一個一端接電阻(R12)一端的另一端接運算放大器(G4)腳13的電容(C4)，一個一端接電路負極，另一端接電容(C4)的電阻(R12)，一個負極接電路正極、正極接電阻(R13、R14)一端的穩壓管(D5)，一個一端接電路負極、另一端接穩壓管(D5)正極的電阻(R14)組成，用來防止發電機停轉時蓄電池電流經激磁線圈白白地流失及使調節器可不受點火開關控制，並大大增強其通用性。
2.根據權利要求1規定的調節器，其特徵是分熱電阻(5)為一隻0.2－0.3片狀電阻。
3.根據權利要求1規定的調節器，其特徵是特性曲線補償電路(3)建立起的上翹特性曲線的相關數學公式為△′U＝ (△U(1 - K2B2))/(1 - K2B2+ K1K2B1)式中△′U為加環路後的誤差電壓。△U為開環時的誤差電壓。B1為反饋電壓的衰減量。B2為正反饋網絡(即R2C1R5)的衰減量。K1為發電機放大作用。K2為三極體(T1、T2)、運算放大器(G1、G2)組成的放大器(1、2)。
專利摘要一種新型通用電壓調節器，由已有的機殼(13)、底板(14)、功率放大器(1)、電壓放大器(2)、溫度補償電路(6)、引線(10、11、12)和印製電路板(15)按順序電連接組成，其特徵是在放大器(1)T
文檔編號H02P9/30GK2098760SQ91217599
公開日1992年3月11日 申請日期1991年7月11日 優先權日1991年7月11日
發明者朱平戈 申請人:朱平戈