一种具有自启动功能的发电机调节器的制作方法

1.本实用新型涉及汽车电压调节器技术领域，具体是涉及一种具有自启动功能的发电机调节器。


背景技术：

2.汽车发电机调节器通常是通过充电指示灯（l端）、点火使能端ig端或通信信号（pwm信号，lin信号）等方式使发电机励磁发电，这需要通过特定的线束连接发电机，会增加一定的成本。线束在使用的过程中可能会出现老化、脱落、断开和线阻增大等问题，这也会造成发电机供电系统不稳定，甚至出现发电机无法正常启动发电的情况，对于一些工程车辆、重型车辆或特殊应用车辆，其发电机的安装位置特殊导致发电机的接口线束不易安装，或使用在特殊场合，考虑到应用的安全性，发电机的对外接口不适合使用线束。对于这种特殊的发电机，整车不提供点火使能端（ig端）和电瓶指示灯使能端（l端）或其他使能端，不能给发电机转子提供外部的预励磁电流。
3.目前现有调节器存在的问题：
4.1.现有无自启动功能的调节器因没有接外部使能端，无法使发电机启动发电。
5.2.现有有自启动功能的调节器多使用专用芯片或使用运放ic芯片搭建的信号放大线路，由于芯片的耐压值有限，无法承受发电机上可能产生的高压脉冲（如发电机抛负载时产生的高压脉冲），限制了其工况应用范围。现有调节器为解决ic耐压问题还要再额外增加很多保护性元器件，导致调节器成本很高。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种具有自启动功能的发电机调节器，调节器可利用发电机自身的剩磁来启动工作，调节器全部采用分立元器件设计，成本极低，耐高压脉冲，性能可靠。
7.为实现上述目的，本实用新型的一种具有自启动功能的发电机调节器的具体技术方案如下：
8.一种具有自启动功能的发电机调节器，所述调节器包括采样及预励磁控制线路以及与采样及预励磁控制线路相连的调压控制线路，其特征在于：所述采样及预励磁控制线路包括电阻r3、r4、r5、r6、r7、r8、r12、r13、r14、r15、r17、r18、r19、r20；电容c1、c4；二极管d4；三极管q1、q2、q3、q5、q7、q9；所述电阻r18一端连接p端，另一端接地，所述p端通过电容c4接电阻r12和电阻r19，所述二极管d4负极接电容c4，正极接地；三极管q3的发射极接三极管q2的发射极，基极接电阻r12，集电极接三极管q5的基极；所述三极管q9的基极和集电极接三极管q5的基极，发射极接地；所述三极管q5的集电极接三极管q2的集电极，发射极接地；所述三极管q2的发射极通过电阻r4接b 端，集电极通过电阻r13接三极管q7的基极；所述三极管q2的基极通过电阻r20接电阻r17，所述三极管q2的基极通过电阻r20接电阻r5接b 端；
9.所述b 端通过电阻r15和电阻r14连接三极管q7的集电极，所述三极管q7的发射极接地；所述三极管q1发射极接b 端，基极接电阻r14，所述三极管q1的集电极和基极通过电容c1连接，所述三极管q1的集电极通过电阻r3、电阻r6、电阻r7、电阻r8连接到d 端。
10.进一步，所述调压线路包括二极管d1、d2、d3，电阻r1、r2、r9、r11、r10、r16、r21，三极管q4、q8，稳压管zd1，达林顿管q6；所述b 端通过二极管d2连接电阻r1、电阻r2接地；所述d 端通过电阻r9和二极管d3连接电阻r1和电阻r2接地；所述电阻r1和电阻r2经分压后连接三极管q4的基极，所述三极管q4的基极接电容c6接地，发射极接稳压管zd1连接三极管q8的基极，集电极通过电阻r11接d 端；所述三极管q8的集电极连接电阻r10到d 端，基极接电阻r21接地；所述达林顿管q6基极连接电容c3接稳压管zd1的负极，同时基极接三极管q8的集电极，集电极接二极管d1连接f端；所述电容c2和电阻r16串联接在f端和稳压管zd1负极之间。
11.本实用新型的有益效果：
12.1.设计简洁，成本低。现有自启动调节器基本都是采用专用ic芯片或用运算放大器ic搭建的信号放大线路来实现预励磁自启动线路，还要增加额外的保护性元器件，设计复杂，本方案全部采用分立元器件，设计简洁，成本极低。
13.2.可靠性高：现有调节器由于采用的是ic设计，ic本身的耐压值不高，基本只能应用于雪崩管发电机，无法应用于整流桥为普通管的发电机。本方案全部采用分立元器件，耐压高，可应用于整流桥为普通管的发电机，可承受普通管发电机抛负载时产生的高压脉冲。
14.3.适配性强：本方案可利用发电机剩磁发电实现自启动功能，调整个别元器件就能方便地调整预励磁电流值，搭配发电机可实现规定转速范围内的自启动发电，相比现有调节器，适配性更强。
15.4.系统通用性强：本方案在12v电瓶系统和24v电瓶系统上均适用，应用车型更广。
附图说明
16.图1是本实用新型的调节器电路原理图；
17.图2是本实用新型的调节器线路框图；
18.图3是本实用新型的外围接线图。
19.具体实施方式：
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.如图1至图3所示，设计出一种具有自启动功能的发电机调节器，调节器包括采样及预励磁控制线路以及与采样及预励磁控制线路相连的调压控制线路，采样及预励磁控制线路和调压控制线路有p端、b 端、d 端、f端和e端，p端输入发电机相端信号，通过采样及预励磁控制线路为d 端转子提供预励磁电流；
22.其中，采样及预励磁控制线路包括电阻r3、r4、r5、r6、r7、r8、r12、r13、r14、r15、r17、r18、r19、r20；电容c1、c4；二极管d4；三极管q1、q2、q3、q5、q7、q9；p端通过电阻r18接地，通过电容c4接电阻r12和电阻r19，二极管d4负极接电容c4，正极接地；三极管q3的发射
极接三极管q2的发射极，基极接电阻r12，集电极接三极管q5的基极；三极管q9的基极和集电极接三极管q5的基极，发射极接地；三极管q5的集电极接三极管q2的集电极，发射极接地；三极管q2的发射极通过电阻r4接b 端，集电极通过电阻r13接三极管q7的基极；三极管q2的基极通过电阻r20接电阻r17，三极管q2的基极通过电阻r20接电阻r5接b 端；
23.b 端通过电阻r15和电阻r14连接三极管q7的集电极，三极管q7的发射极接地；三极管q1发射极接b 端，基极接电阻r14，三极管q1的集电极和基极通过电容c1连接，三极管q1的集电极通过电阻r3、电阻r6、电阻r7、电阻r8连接到d 端。
24.其中，调压线路包括二极管d1、d2、d3，电阻r1、r2、r9、r11、r10、r16、r21，三极管q4、q8，稳压管zd1，达林顿管q6；b 端通过二极管d2连接电阻r1和r2到地，作为b 端的调压回路。d 端通过电阻r9和二极管d3连接电阻r1和r2到地，作为d 端的调压回路。二极管d2和d3用来防止d 端调压和b 端调压两者相互干扰。电容c6接在三极管q4基极和地之间，起滤波作用。r1和r2经分压后连接三极管q4的基极，三极管q4的发射极接稳压管zd1和三极管q8基极。电阻r11作为集电极电阻接在三极管q4集电极和d 端子之间。电阻r10作为集电极电阻接在三极管q8集电极和d 端子之间。电容c3接在达林顿管q6的基极和稳压管zd1的负极之间，可以调节三极管q8的开关特性。电阻r21接在三极管q8的基极和地之间，可以加速q8基极到发射极的电容放电，调节q8的开关特性。电容c2和电阻r16串联接在f端和稳压管zd1负极之间，可以抑制达林顿管q6两端的过冲电压，减小达林顿管q6的关断损耗。三极管q8的集电极接达林顿管q6的基极，可以通过控制q8的通关来控制q6的通断。二极管d1接在达林顿管q6的集电极和f端之间，作为回流二极管使用。
25.调节器采样及预励磁控制线路工作原理：
26.发电机相端的输入信号通过p端经过采样及预励磁控制线路进行处理，控制相关线路为调节器d 端转子提供预励磁电流。
27.在车辆key-on状态下，发电机转速为0rpm，调节器p端无信号输入，三极管q3的基极处于低电位，发射极处于高电位，三极管q3处于饱和导通状态。b 端电压通过电阻r4、三极管q3和三极管q9去饱和导通三极管q5，由于三极管q5饱和压降很低（小于0.2v），无法到达三极管q7的开启电压，三极管q7将处于截止状态。由于三极管q7截止，三极管q1也将处于截止状态，b 端电流不会通过三极管q1和电阻串（r3、r6、r7、r8）为d 端转子提供预励磁电流。
28.当发电机转动时，p端有输入信号进入调节器，电阻r18用来降低发电机相信号输入幅值，减低输入干扰。电容c4用来隔离发电机p端可能存在的直流信号。二极管d4用来钳位p端负值信号的下限值，防止p端信号通过电容c4后下限值太低，影响后级线路信号处理。当发电机转速为0rpm时，三极管q3处于饱和导通状态，发射极与基极的压降为0.6v，处于一种稳定状态。当发电机转速上升时，p端输入的交流信号电压会在三极管q3的基极产生电压波动，导致三极管q3的发射极与基极之间的电压减小，达到关闭电压后，三极管q3会处于截止状态。三极管q3截止会导致三极管q5截止，b 端的电压会通过电阻r4，三极管q2和电阻r13使三极管q7导通，q7处于饱和导通状态。由于三极管q7的饱和导通，三极管q1的基极处于低电位，发射极处于高电位，q1饱和导通，b 端的电流可以通过三极管q1和电阻串（r3、r6、r7、r8）为d 端转子提供预励磁电流，调节器可以通过此励磁电流正常工作，调整电阻串（r3、r6、r7、r8）的阻值就可以调整预励磁电流大小，搭配发电机可实现规定转速的自启动
功能。
29.如果需要充电指示灯功能，可以将充电指示灯接在调节器d 端。当发电机转速为0rpm时，d 为低电位，充电指示灯亮。发电后，b 端电压经三极管q1和电阻串（r3、r6、r7、r8）到d 端，充电指示灯两端电位相同，充电指示灯熄灭。
30.调节器调压控制电路工作原理：
[0031]ⅰ.点火开关接通，发电机电压小于蓄电池电压时,q4、q8截止，q6导通，蓄电池通过充电指示灯供电到磁场绕组。磁场绕组电路为：蓄电池正极
→
点火开关
→
充电指示灯
→
磁场绕组
→
调节器ｆ端
→
达林顿管q6
→
调节器ｅ端
→
搭铁
→
蓄电池负极。发电机电压随转速升高而升高。ⅱ. 当发电机电压升高到等于蓄电池电动势时，灯泡两端电位相等，指示灯熄灭，发电机由他励变为自励。由于发电机输出电压小于调节上限，q4、q8继续截止，q6继续导通，发电机开始对外供电。磁场绕组电路为：发电机正极
→
磁场绕组
→
调节器ｆ端
→
达林顿管q6
→
调节器ｅ端
→
搭铁
→
发电机负极。发电机电压随转速升高而继续升高。ⅲ.当发电机电压升高到等于调节上限时，电阻r1、r2分压，q4导通，zd1导通，q8导通，q6截止，磁场电路被切断，发电机输出电压迅速下降。当发电机电压下降时,电阻r2上分压减小，当r2上的电压ur2＜ube4 uzd1 ube8时，q4、q8截止，q6重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。发电机电压升到调节上限时，q6就截止，磁场电路被切断，输出电压下降；降到等于调节下限时，磁场电路被接通，发电机电压上升，周而复始，发电机输出电压被控制在一定范围内。
[0032]
可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。