專利名稱：非周期開關發電機電壓調節器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及控制和調節汽車發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節裝置，屬于電變量的調節裝置。
當汽車發動機運行時，是按一定傳動比帶動發電機工作，當發電機轉速隨著汽車發動機轉速的改變而變化時，其輸出電壓值將會出現高于汽車上電氣設備要求的標稱電壓12伏，從而使汽車上的電氣設備不能正常工作或損壞的情況，因此汽車上必須裝置發電機的電壓調節器，調節和控制發電機的輸出電壓限制在不大于14±0.5伏。
現有技術汽車發電機電壓調節器，普遍采用電子式，有周期開關發電機調節器和非周期開關發電機調節器，如CN2109024U晶體管和集成塊組成的電子調節器和CN2111593U超小型集成電路電壓調節器，均屬非周期開關電壓調節器，但這類調節器均存在功耗大、容易損壞，電壓調節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。
本實用新型發明目的，為了克服背景技術存在不足之處，提供一種功耗小，調節性能好、工作可靠、成本低的非周期開關發電機電壓調節器。
本實用新型非周期開關發電機電壓調節器，是采用如下技術方案實現的，
以下結合附圖和實施例詳細描述本技術方案的結構特征及工作原理。


圖1為本實用新型非周期開關發電機電壓調節器安裝接線示意圖(外搭鐵型)。
圖2為本實用新型非周期開關發電機電壓調節器的電原理圖(外搭鐵型)。
圖3為本實用新型非周期開關發電機電壓調節器的工作狀態波形變化圖(外搭鐵型)。
圖4為本實用新型非周期開關發電機電壓調節器的裝配示意圖(外搭鐵型)。
圖5為本實用新型非周期開關發電機電壓調節器的安裝接線示意圖(內搭鐵型)。
圖6為本實用新型非周期開關發電機電壓調節器電原理圖(內搭鐵型)本實用新型非周期開關發電機電壓調節器，包括穩壓電路(1)、開關脈沖電路(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)，和內搭鐵型(如圖5、6所示)電壓調節器。其特征在于1、開關脈沖形成電路(2)(外搭鐵型)如圖2所示，主要由CMOS雙向模擬開關集成塊Ic，集成塊Ic內部由(3)、(4)、(5)腳和(1)、(2)、(13)腳分別構成二個開關，這種集成塊開關特性當開關呈低阻接通，開關呈高阻斷開。開關脈沖形成電路，設有以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并聯后另一端接電源(－)，(4)腳、(13)腳連接后接R2、C2的一端，R2、C2并聯后另一端接電源(－)，(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)柱接發電機激磁轉子線圈，二極管D的負端接電源(＋)，(S)腳接電源(－)。
3、開關脈沖形成電路(2)(內搭鐵型)，如圖5、6所示，主要由CMOS雙向模擬開關集成塊Ic，集成塊Ic內部由(10)、(11)、(12)腳和(1)、(2)、(13)分別構成二個開關，這種集成塊開關特性，當開關呈低阻接通，開關呈高阻斷開。Ic內部的(3)、(4)、(5)腳作倒相器，(13)、(4)腳連接后接R2，C2，R2、C2并聯，(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接穩壓電路W、C1，R1另一端接電源(－)。
4、功率輸出電路(3)(內搭鐵型)，如圖5、6所示，功放管BG采用大功率場效應管，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)柱接發電機激磁轉子線圈，二極管D的正端接電源(－)，BG的(S)腳接電源(＋)。
5、開關脈沖形成電路(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。
下面結合圖(1)、(2)描述本實用新型工作原理當打開點火開關時，＋12伏電源送到調節器，電源(＋)極和發電機激磁轉子線圈一端接通，發電機激磁轉子線圈的另一端接到調節器的接線柱(8)的(F)柱，(F)柱再通過功放管BG接地。調節器內的R1、C1、W組成穩壓滬波電路(1)，提供穩定的工作電壓，同時也穩定了模擬開關集成塊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開關電路的閥值電壓溫度系數小，溫度每上升1℃，閥值電壓僅下降數百微伏，而且高低電平過渡區間很窄，用它這個優點，可作成性能優良的比較器。為此用模擬開關的閥值電壓(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不導通，當分壓值高于閥值電壓值時，第一組開關導通，電阻R4、R5的分壓值決定本調節器的調節電壓值，一般規定調節器電壓值為14±0.5伏。比較器中的C2，用來防止干擾和穩定電子開關工作狀態。第二組模擬開關(13)腳的閥值電壓與C2、R2充放電特性組成定時電路。C2、R2的數值決定關斷脈沖的寬度，導通脈沖的寬度為隨機值，低于規定電壓值時，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(3)、(4)腳斷開，則Ic的第二組開關的控制腳(13)腳為低電位，第二組開關的(1)、(2)腳也斷開，穩壓電路(1)輸出的10伏電壓經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(3)、(4)腳接通，Ic的第二組開關的控制腳(13)腳成為高電位，(1)、(2)腳也接通，則功放管BG的(G)腳變為低電壓，功放管BG截止(即關斷)。Ic的第一組開關(3)、(4)腳接通時，同時也給C2充電。功放管BG截止后，使發電機的激磁線圈無激磁電流，發電機停止發電，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(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(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發電動機電壓調節器如此將發電機電壓控制和調節在14±0.5伏。控制和調節過程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電機的發電電壓值，開槽寬度由R2、C2決定為固定值，開槽的多少隨發電機的轉速和負載而變化，圖3中可看出本實用新型非周期開關發電機電壓調節器，調節和控制發電機轉子的激磁電流的波形，電壓調節器輸出電壓的開槽頻率與發電機的轉速成正比，換句話說，電壓調節器的輸出脈沖寬度與發電機的轉速成反比，轉速越高，調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用來釋放功放管關斷時的發電機磁場繞組產生的感應電壓，以免損壞調節器。
本實用新型非周期開關發電機電壓調節器的優點是1、選用CMOS雙向模擬開關集成塊作調節器開關，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節發電機的激磁電流，電壓控制方式功耗最小。
3、電壓調節控制性能好，在發電機轉速相同情況下充電電流大、充電快，電壓控制調節迅速。
4、本實用新型技術方案可以做成外搭鐵型(如圖1、2、3)所示和內搭鐵型(如圖5、6)電壓調節器，能夠滿足正、負搭鐵汽車調壓要求。
本實用新型圖2、圖6實施例的元器件參數為R1＝470Ω，R2＝R3＝R5＝47K，R4＝100K。
C1＝47μ電解電容，C2＝5600P，C3＝2200P。
穩壓管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場效應管。
內搭鐵型圖6選用P溝道J75A場效應管。
權利要求1.非周期開關發電機電壓調節器，包括由穩壓電路、開關脈沖電路、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搭鐵型其特征在于1)、開關脈沖形成電路(外搭鐵型)，主要由CMOS雙向模擬開關集成塊Ic，集成塊Ic內部由(3)、(4)、(5)腳和(1)、(2)、(13)腳分別構成二個開關，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并聯另一端接電源(-)，(4)腳、(13)腳連接后接R2、C2的一端，R2、C2并聯后另一端接電源(-)，(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)柱接發電機激磁轉子線圈，二極管D的負端接電源(+)，(S)腳接電源(-)；3)、開關脈沖形成電路(內搭鐵型)，主要由CMOS雙向模擬開關集成塊Ic，集成塊Ic內部由(10)、(11)、(12)腳和(1)、(2)、(13)分別構成二個開關，Ic內部的(3)、(4)、(5)腳作倒相器，(13)、(4)腳連接后接R2，C2，R2、C2并聯，(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，并接穩壓電路W、C1，R1另一端接電源(-)；4)、功率輸出電路(內搭鐵型)，功放管BG采用大功率場效應管，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)柱接發電機激磁轉子線圈，二極管D的正端接電源(-)，BG的(S)腳接電源(+)。
2.根據權利要求1所述的非周期開關發電機電壓調節器，其特征在于開關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發電機電壓調節器，由穩壓電路、開關脈沖形成電路、功率輸出電路等組成。其特征是開關脈沖形成電路選用CMOS雙向模擬開關Ic，設有以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 優先權日1993年1月1日
發明者牛福元, 馬穎, 牛成贊 申請人:牛福元