一種汽車延時啟動電壓調節器的製作方法

2023-11-07 18:30:12

專利名稱：一種汽車延時啟動電壓調節器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種汽車延時啟動電壓調節器。
背景技術：
目前場效應管廣泛地應用在汽車啟動電壓調節器上，其優點有飽和壓降小、電流大、自損功耗小、溫升小。但他有一個缺點柵極工作電壓高，特別是在整體式發電機上使用，啟動後在怠速情況下，由於調節器電源正極端電壓低，功率管處於放大狀態，漏極與源極之間壓降大，勵磁電流小，發電機輸出電壓不夠高，電瓶仍處於放電狀態，發電機零電流轉速達不到行業規定的技術標準。現在也有相關技術來解決這一問題。如在專利號為03230220.7、於2004年3月31日授權公告、名稱為《場效應低轉速發電型汽車電壓調節器》中公開了一種汽車延時啟動型電壓調節器，由一個IC比較器A2組成的信號電壓反相比較電路及另一個IC比較器A1組成的電子電壓泵電路和場效應功率輸出極三者有序電連接所構成，信號電壓反相比較電路中的A2輸出端經電阻R10連接場效應管BG的輸入端G極，電子電壓泵中D2負極輸出的直流高電平經R9連接到A2輸出端。其原理是信號電壓反相比較電路經A2負端的信號電壓分壓與A2正端的基準電壓二者比較後，使A2輸出呈高電平或低電平，經電阻R10輸入場效應功率輸出級BG的輸入端G極，使BG導通或截止，控制發電機勵磁線圈L1的通與斷，達到穩壓發電機輸出電壓，關鍵的是A2輸出的高電平由IC比較器A1、電阻R5、R4、R3、R2、R1，電容C1、C2、C3、二級管D1、D2構成的電子電壓泵在D2負極產生的直流高電平經電阻R9供給，該高電平是原工作電壓的1.7倍左右，使場效應管BG受到該高電平的驅動，導通內阻明顯降低，增大了L1勵磁電流並能使功率管在滿負荷、無散熱器條件下，基本無溫升產生，尤其是在發電機剛啟動尚沒發電時，電路的工作電壓僅2V左右，經電子電壓泵提升後，達到2×1.7＝3.4V左右，將大大增加場效應管的導通程度，使勵磁電流激增，促使發電機在低的轉速時提前開始發電。但他仍存有缺點，即電源正極端電壓不高，經升壓電路倍壓後，輸出電壓一般不超過3.5V，而高耐壓大功率場效應管他們的柵極飽和電壓多數在4V以上，啟動後在怠速情況下，場效應管不會完全飽和導通，調節器低轉速發電性能跟使用達林頓管的調節器差不多；另一方面，正常發電後，調節器正端電壓在14V左右，不需要再升壓場效應管也可飽和導通，而升壓電路在不停地工作，升壓輸出電壓在25V以上，又要靠其它原件降壓，一直無為的掁蕩升壓也會影響整個調節器的可靠性，且整個電路結構較複雜。
實用新型內容本實用新型的目的在於為克服現有技術的不足而提供一種結構簡單、性能可靠並且發電機零電流轉速符合國家標準的要求汽車延時啟動電壓調節器。
為實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案一種汽車延時啟動電壓調節器，調節器電路包括電壓取樣比較單元和功率輸出單元，其中功率輸出單元中採用場效應管作為功率輸出元件，其特徵在於在電壓取樣比較單元輸出端與功率輸出單元控制輸入端之間設有定時偏置電路、電晶體開關電路和峰值維持電路，所述開關電路輸出端與功率輸出單元控制端連接，所述峰值維持電路通過開關電路控制功率輸出單元，所述定時偏置電路輸出端與電壓比較單元輸出端線或後連接到開關電路控制端。
作為本實用新型的進一步設置所述開關電路由電阻R5、R6、NPN電晶體V1構成，電阻R5為電晶體V1的下偏置電阻，電阻R6為電晶體V1集電極負載電阻，定時偏置電路由電容C2、電阻R3、電阻R4、二極體D2和可控矽SCR組成，電容C2接在可控矽SCR控制極與陰極之間，電阻R3接在可控矽SCR控制極與調節器D端之間，可控矽SCR的陽極通過電阻R4接在D端，二極體D2正極接可控矽SCR的陽極，二極體D2負極接電晶體V1基極使電阻R4成為受可控矽SCR控制的電晶體V1上偏置電阻，電容C3與二極體D5構成峰值維持電路，二極體D5正極與調節器D端相接、負極通過電容C3接調節器E端，二極體D5負端還通過電阻R6串聯後接在電晶體V1集電極，所述電壓取樣比較單元由電阻R1、電阻R2、穩壓二極體D1、電容C1構成，電阻R1與電阻R2串聯後並接調節器D、E兩端起分壓取樣作用，穩壓二極體D1負極接在分壓點上，穩壓二極體D1正極與開關電路中電晶體V1基極連接，電容C1並聯在下分壓電阻R2上。
與現有技術相比，由在電壓取樣比較單元輸出端與功率輸出單元控制輸入端之間設有定時偏置電路、電晶體開關電路和峰值維持電路，調節器通電後，功率管有一段截止時間，發電機無勵磁電流，可減輕啟動電機的負荷，同時峰值維持電路充電，定時到後，場效應管柵極電壓由峰值維持電路提供接近電瓶電壓，場效應管可完全飽和導通，發電機勵磁電流達到最大，怠速下發電機也能正常發電，在發電機正常發電後，調節器電路無再有升壓過程，定時偏置電路不再影響調節器。
下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明，並給出具體實施例。


附圖1為本實用新型具體實施例電路原理圖；具體實施方式
如圖1，虛線右邊為汽車上的電路，虛線左邊為本新型調節器電路原理圖，其中開關電路由電阻R5、R6、NPN電晶體V1構成，電阻R5為電晶體V1的下偏置電阻，電阻R6為電晶體V1集電極負載電阻，定時偏置電路由電容C2、電阻R3、電阻R4、二極體D2和可控矽SCR組成，電容C2接在可控矽SCR控制極與陰極之間，電阻R3接在可控矽SCR控制極與調節器D端之間，可控矽SCR的陽極通過電阻R4接在D端，其中電容C2起延時電容作用，電阻R3為電容C2提供充電通路，電阻R3阻值及電容C2容量大小決定定時的長短，二極體D2正極接可控矽SCR的陽極，二極體D2負極接電晶體V1基極使電阻R4成為受可控矽SCR控制的電晶體V1上偏置電阻，二極體D2在電路中起隔離作用，正常發電後，D2反偏截止，調節器電壓取樣比較單元不受定時偏置電路的影響，電容C3與二極體D5構成峰值維持電路，二極體D5正極與調節器D端相接、負極通過電容C3接調節器E端，二極體D5負端還通過電阻R6串聯後接在電晶體V1集電極，場效應管V2組成功率輸出電路，勵磁線圈L1與續流二極體D4並聯後接在調節器D端和場效應管V2的漏極上作為其負載，場效應管V2的柵極與電晶體V1集電極連接，即開關電路輸出端與功率輸出單元控制端連接，穩壓二極體D3接在場效應管V2的柵極與E端間起保護作用，電壓取樣比較單元由電阻R1、電阻R2、穩壓二極體D1、電容C1構成，電阻R1與電阻R2串聯後接在調節器D、E兩端起分壓取樣作用，穩壓二極體D1負極接在分壓點上，穩壓二極體D1正極與開關電路中電晶體V1基極連接，即定時偏置電路輸出端與電壓比較單元輸出端線或後連接到開關電路控制端，電容C1並聯在下分壓電阻R2上，電容C1為抗幹擾降噪電容，穩壓二極體D1與電晶體V1基極連接為電晶體V1的開通和關斷提供基準比較電壓。
電路工作原理，調節器通電後，因為電阻R3、電容C2的充電延時作用，可控矽SCR的控制極電壓不能馬上導通，可控矽SCR截止，電流經過電阻R4、二極體D2加在電晶體V1的基極，電晶體V1飽和導通，電晶體V1集電極電壓下降，因為經過電晶體V1集電極的電流極小，幾乎可以不考慮調節器D端電壓的變化，場效應管V2因電晶體V1的導通，而完全截止，所以D端電壓很快升高，並接近蓄池電壓12V，電流經二極體D5為電容C3充電，電容C3上的電壓很快上升，同時可控矽SCR控制極電壓不斷升高，一直升高到可控矽SCR導通，而此時電容C3上電壓只比D端電壓低一個二極體D5電壓降，可達11V以上，可控矽SCR導通後，其陽極電壓降低，二極體D2截止，不再為電晶體V1提供基極電流，電晶體V1由導通轉為截止，電晶體V1集電極電壓升高，場效應管V2柵極由電容C3提供工作電壓，其電壓遠遠超過場效應管飽和電壓4.3V，場效應管導通，漏極、源極兩端壓降不超過0.1V，流過勵磁線圈L1的電流達到最大，同時D端的電壓下降，二極體D2反偏截止，可控矽自保持導通，電晶體V1仍處於截止狀態，電容C3的放電迴路只有場效應管V2柵極，而柵極耗電極微，電容C2上的電荷足以維持場效應管V2兩個小時的飽和導通，發電機已有充足的時間把流過勵磁線圈L1的電流循環「放大」，所以啟動後由於場效應管可以長時間保持飽和導通，即使在怠速情況下，發電機也可以正常發電；調節器斷電後，可控矽SCR截止，電容C2上的電荷經電阻R3、電阻R1、電阻R2等電路洩放，下次通電時，延時電路HDD重新啟動，電容C3上再次充滿電荷，保證場效應管柵極有足夠高的工作電壓。本調節器電路具有元件少、結構簡單、性能穩定的特點。
權利要求1.一種汽車延時啟動電壓調節器，調節器電路包括電壓取樣比較單元和功率輸出單元，其中功率輸出單元中採用場效應管作為功率輸出元件，其特徵在於在電壓取樣比較單元輸出端與功率輸出單元控制輸入端之間設有定時偏置電路、電晶體開關電路和峰值維持電路，所述開關電路輸出端與功率輸出單元控制端連接，所述峰值維持電路通過開關電路控制功率輸出單元，所述定時偏置電路輸出端與電壓比較單元輸出端線或後連接到開關電路控制端。
2.根據權利要求1所述的汽車延時啟動電壓調節器，其特徵在於所述開關電路由電阻(R5)、電阻(R6)、NPN電晶體(V1)構成，電阻(R5)為電晶體(V1)的下偏置電阻，電阻(R6)為電晶體(V1)集電極負載電阻，定時偏置電路由電容(C2)、電阻(R3)、電阻(R4)、二極體(D2)和可控矽(SCR)組成，電容(C2)接在可控矽(SCR)控制極與陰極之間，電阻(R3)接在可控矽(SCR)控制極與調節器D端之間，可控矽(SCR)的陽極通過電阻(R4)接在D端，二極體(D2)正極接可控矽(SCR)的陽極，二極體(D2)負極接電晶體(V1)基極使電阻(R4)成為受可控矽(SCR)控制的電晶體(V1)上偏置電阻，電容(C3)與二極體(D5)構成峰值維持電路，二極體(D5)正極與調節器D端相接、負極通過電容(C3)接調節器E端，二極體(D5)負端還通過電阻(R6)串聯後接在電晶體(V1)集電極，所述電壓取樣比較單元由電阻(R1)、電阻(R2)、穩壓二極體(D1)、電容(C1)構成，電阻(R1)與電阻(R2串聯後並接調節器D、E兩端起分壓取樣作用，穩壓二極體(D1)負極接在分壓點上，穩壓二極體(D1)正極與開關電路中電晶體(V1)基極連接，電容(C1)並聯在下分壓電阻(R2)上。
專利摘要本實用新型涉及一種汽車延時啟動電壓調節器。調節器電路包括電壓取樣比較單元和功率輸出單元，在電壓取樣比較單元輸出端與功率輸出單元控制輸入端之間設有定時偏置電路、電晶體開關電路和峰值維持電路。該調節器通電後，功率管有一段截止時間，發電機無勵磁電流，可減輕啟動電機的負荷，同時峰值維持電路充電，定時到後，場效應管柵極電壓由峰值維持電路提供接近電瓶電壓，場效應管可完全飽和導通，發電機勵磁電流達到最大，怠速下發電機也能正常發電。本調節器電路具有元件少、結構簡單、性能穩定的特點。
文檔編號H02P9/30GK2807606SQ20052007242
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月3日 優先權日2005年6月3日
發明者張春常, 夏烈 申請人:夏烈