一種爪極發電機勵磁電壓調節器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電壓調節器，尤其涉及一種爪極發電機勵磁電壓調節器，實現爪極發電機在不同轉速下電路穩定輸出交流220V電壓，屬于發電機電壓調節領域。
【背景技術】
[0002]在生產生活領域的大型設備中，動力系統及控制系統大都由發動機帶動發電機，發電機轉速隨工作狀態不同有很大變化，發電機的負載(用電設備)狀態也隨時變化，會導致發電機輸出電壓的變化。用電設備要求發電機的輸出電壓變化要小，因此，電壓調節器是必不可少的部分，電壓調節器使發電機的輸出電壓在轉速和負載變化時保持穩定。
[0003]現有電壓調節器一般有兩種實現方式，一種是采用微處理控制器的數字電路實現，如實用新型專利《具有微處理控制器的汽車發電機電壓調節器》(ZL 200620002951.3)，微處理控制器抗電磁干擾性差，對運行環境要求高，環境惡劣情況下微處理控制器程序可能出現異常，因此這種電壓調節器輸出不穩定，可靠性差；另一種采用模擬電路實現，如實用新型專利《汽車發電機電壓調節器》(ZL 200520087591.7)、實用新型專利《車載電源及發電機控制裝置》(ZL 200720095723.X)和實用新型專利《汽車發電機電壓調節器》(ZL200620052038.4)，這種電壓調節器的缺陷是電路復雜、體積大。

【發明內容】

[0004]本發明解決的技術問題是:克服現有技術的不足，提供一種爪極發電機勵磁電壓調節器，電路簡單、易于實現、抗干擾能力強、系統可靠性高。
[0005]本發明的技術解決方案是:一種爪極發電機勵磁電壓調節器，包括控制電路、驅動電路、功率回路和反饋單元;控制電路的輸入端與反饋單元的輸出端連接，控制電路的輸出端與驅動電路的輸入端連接，驅動電路的輸出端與功率回路的輸入端連接，功率回路的輸出端以及反饋單元的輸入端與爪機發電機的勵磁繞組連接；
[0006]反饋單元實時采集爪極發電機的實際輸出電壓U0，對其進行調制后得到反饋電壓Uf輸出給控制電路;控制電路實時接收給定電壓Ui和反饋單元輸出的反饋電壓Uf，并對給定電壓Ui進行調制得到調制后的電壓，根據調制后的電壓和反饋電壓的差值變化情況生成PWM信號輸出給驅動電路;所述爪極發電機的實際電壓和給定電壓Ui的調制比率相同；驅動電路對PWM信號放大后得到驅動信號，并輸出給功率回路;功率回路在驅動信號的控制下接通和關斷，得到調制后的電壓實時輸出給爪極發電機勵磁繞組，以使爪極發電機的實際輸出電壓逐漸達到給定電壓Ui。
[0007]所述控制電路包括SG3524控制芯片、PWM輸出頻率設定單元、參考電壓設定單元和誤差放大器相位補償單元；
[0008]參考電壓設定單元包括電阻R6和電阻R7，電阻R6和電阻R7的一端同時與SG3524控制芯片的2腳連接，電阻R6的另一端與SG3524控制芯片的11腳連接，電阻R7的另一端與SG3524控制芯片的16腳連接；
[0009]P麗輸出頻率設定單元包括電阻R5和電容Cl，電阻R5的兩端分別與SG3524控制芯片的4腳和6腳連接，電容C1的兩端分別與SG3524控制芯片的4腳和7腳連接；
[0010]誤差放大器相位補償單元包括并聯連接的電阻R8和電容C2，電阻R8和電容C2并聯連接的電路兩端分別與SG3524控制芯片的9腳和1腳連接；
[0011]SG3524控制芯片的15腳接+15V外部電源，14腳、11腳、8腳、4腳和5腳接地，12腳和13腳輸出PWM信號。
[0012]所述反饋單元包括電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，電阻R1的一端與爪極發電機的實際輸出電壓連接，另一端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端分別與電阻R3和電阻R4的一端連接，電阻R3的另一端接地，電阻R4的另一端與SG3524控制芯片的1腳連接。
[0013]所述驅動電路包括IR2110驅動芯片、二極管V1、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、充電電容C1以及電容C2;
[0014]二極管VI的陰極與IR2110驅動芯片的6腳連接，二極管VI的陽極與+15V電源連接，充電電容C1的負極與IR2110驅動芯片的6腳連接，充電電容C1的正極與IR2110驅動芯片的5腳連接，電容C2連接在IR2110驅動芯片的6腳和5腳之間，電阻R9連接在IR2110驅動芯片的7腳和5腳之間，電阻R11的一端與IR2110驅動芯片的7腳連接，電阻R11的另一端與功率回路連接；IR2110驅動芯片的1腳同時與電阻R10的一端和電阻R12的一端連接，電阻R10的另一端接地，電阻R12的另一端與功率回路連接；IR2110驅動芯片的5腳與爪機發電機的勵磁繞組連接，10腳與控制電路輸出的PWM信號連接，12腳接高電平，3腳和9腳連接+15V電源，11腳、13腳和2腳接地。
[0015]所述功率回路包括開關管V6、開關管V7、二極管V2、二極管V4、二極管V5和二極管V7；
[0016]開關管V6的柵極與驅動電路的電阻R11連接，開關管V6的源極同時與爪機發電機勵磁繞組的一端、二極管V2的陽極、二極管V3的陰極連接，爪機發電機勵磁繞組的另一端同時與二極管V7的陽極、二極管V4的陰極以及開關管V5的漏極連接，開關管V6的漏極一方面同時與二極管V7的陰極和二極管V2的陰極連接，另一方面輸出爪機發電機的電壓;二極管V3的陽極、二極管V4的陽極、開關管V5的源極均接地;開關管V5的柵極與驅動電路的電阻R12連接。
[0017]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0018](1)本發明采用SG3524控制芯片與IR2110驅動芯片相結合的方式實現電壓調節，外圍電路使用簡單的分立元器件電阻電容實現，兼具了模擬電路和數字電路的優點，不需要用戶燒寫程序，沒有軟件不完善帶來的風險，同時電阻電容不受外界環境影響，抗電磁干擾性強，對運行環境如溫度、濕度、振動噪聲等工作條件要求低，電路簡單、功耗小、功能單一，既降低了電路的復雜性，又提高了穩定性和可靠性。
[0019](2)本發明SG3524控制芯片通過外圍電路參考電壓設定單元將給定電壓值調制在芯片可以處理的范圍內，反饋單元通過R1、R2、R3和R4同比例對發電機實際電壓進行調制，從而極大擴展了勵磁電壓調節器的工作電壓范圍。
[0020](3)傳統的微處理控制器結合外圍電路基于模數轉換和數模轉換實現信號放大以及電壓調節，實現復雜，轉換過程容易出錯;傳統的模擬電路一般通過運算放大器、比較器以及邏輯門器件等實現信號放大以及電壓調節，器件多且電路復雜，而本發明利用IR2110驅動芯片實現PWM信號的放大，同時利用開關管實現電壓的調節，硬件電路簡單，易于實現，減小了電壓調節器的體積，簡單的電路結構也降低了電路中某器件故障而導致的電壓調節器故障，從而進一步提高了可靠性。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明電壓調節器組成框圖；
[0022]圖2為本發明控制電路和反饋單元電路圖；
[0023 ]圖3為本發明驅動電路和功率回路電路圖。
【具體實施方式】
[0024]如圖1所示，本發明爪極發電機勵磁電壓調節器包括控制電路201、驅動電路202、功率回路203和反饋單元205;控制電路201的輸入端與反饋單元205的輸出端連接，控制電路201的輸出端與驅動電路202的輸入端連接，驅動電路202的輸出端與功率回路203的輸入端連接，功率回路203的輸出端以及反饋單元205的輸入端與爪機發電機的勵磁繞組連接；
[0025]反饋單元205實時采集爪極發電機的實際輸出電壓U0，對其進行調制后得到反饋電壓Uf輸出給控制電路201;控制電路201實時接收給定電壓Ui和反饋單元205輸出的反饋電壓Uf，并對給定電壓Ui進行調制得到調制后的電壓，根據調制后的電壓和反饋電壓的差值變化情況生成PWM信號輸出給驅動電路202;所述爪極發電機的實際電壓和給定電壓Ui的調制比率相同；驅動電路202對PWM信號放大后得到驅動信號，并輸出給功率回路203;功率回路203在驅動信號的控制下接通和關斷，得到調制后的電壓實時輸出給爪極發電機勵磁繞組，以使爪極發電機的實際輸出電壓逐漸達到給定電壓Ui。
[0026]如圖2所示，控制電路201采用單端PWM輸出方式，由SG3524控制芯片301、參考電壓設定單元302、PWM輸出頻率設定單元304以及誤差放大器相位補償單元305組成。參考電壓設定單元302由R6與R7組成，電阻R6和電阻R7的一端同時與SG3524控制芯片的2腳連接，電阻R6的另一端與SG3524控制芯片的11腳連接，電阻R7的另一端與SG3524控制芯片301的16腳連接，R6和R7與16腳構成分壓電路對參考電壓進行分壓調制得到調制后的電壓Ut，作為SG3524控制芯片301內部的誤差放大器的輸入電壓。P麗輸出頻率設定單元304由R5和C1組成，R5的兩端分別與SG3524控制芯片的4腳和6腳連接，電容C1的兩端分別與SG3524控制芯片的4腳和7腳連接，R5和C1共同決定PWM的輸出頻率，本設計中設定其頻率為20KHz，誤差放大器相位補償單元305由C2與R8并聯組成，并聯連接的電路兩端分別與SG3524控制芯片的9腳和1腳連接，作為誤差放大器的相位補償電路，用于對反饋單元205輸出給控制電路201的反饋電壓Uf進行相位補償，使Uf和Ut相位一致。SG3524控制芯片301的15腳接+15V外部電源，14腳、11腳、8腳、4腳和5腳接地，12腳和13腳并聯輸出PWM信號。
[0027]反饋單元205包括電阻R1、電阻R2、電阻R3和電阻R4，電阻R1的一端與爪極發電機的實際輸出電壓連接，另一端與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端分