一种摩托车磁电机用半波调压器的制作方法

本实用新型涉及调压器技术领域，尤其是用于摩托车磁电机的调压器。

背景技术：

磁电机具有体积小、重量轻、等优点，被广泛用于中、小排量摩托车作为摩托车上的交流电源，但是磁电机输出的电压脉冲比较大，因此需要调压器来稳定磁电机输出的电压，调压器能够将磁电机输出的交流电整流为脉冲直流电分别供给摩托车大灯和负载（包括充电电池），根据调压器整流的方式可将调压器分为半波调压器和全波调压器，半波调压器整流后使得交流电的半个周期有电流输出，另半个周期没有电流输出；全波整流就是对交流电的正、负半周期都加以利用，将交流电的负半周期也变为正半周期，从而使得输出电流的方向保持恒定。现有技术中，由于摩托车大灯的工作电压波形会由于某些原因而发生缺波，缺波即波头丢失，缺波会导致大灯电压不稳定，从而发生大灯闪烁。缺波的原因主要有：1）大灯的工作电压波形与磁电机的输出电压波形不同相；2）AC侧（交流侧）大灯与DC侧（直流侧）负载相互干扰。（单相全波磁电机）。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供一种摩托车磁电机用半波调压器，解决现有技术中摩托车大灯由于缺波而发生闪烁的技术问题，能够使得摩托车大灯电压与磁电机负半周电压同频同相位，进一步能够使得AC侧摩托车大灯与DC侧负载分别独立控制，避免AC侧大灯与DC侧负载相互干扰。

本实用新型的技术方案如下：一种摩托车磁电机用半波调压器，其特征在于：包括用于将磁电机产生的交流电转换为负半周直流电的AC侧半波整流电路以及用于根据磁电机输出电压与摩托车大灯电压来控制AC侧半波整流电路的输出电压的AC侧控制电路；AC侧半波整流电路具有分别用于连接磁电机的电流输入端、用于连接摩托车大灯的电流输出端；AC侧半波整流电路的信号输入端与AC侧控制电路的信号输出端连接；AC侧控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的AC侧同步电路、用于产生与正弦波负半周同频同相位的第一锯齿波电压的AC侧锯齿波形成电路、用于根据摩托车大灯电压与第一基准电压产生第一参考电压的AC侧采样放大电路以及用于根据第一参考电压与第一锯齿波电压产生占空比可调的第一方波电压的AC侧受控触发电路；AC侧采样放大电路设有用于连接摩托车大灯正端的信号输入端；所述AC侧同步电路设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，AC侧同步电路的信号输出端与AC侧锯齿波形成电路的信号输入端连接；AC侧受控触发电路的信号输入端分别与AC侧锯齿波形成电路、AC侧采样放大电路的信号输出端连接；AC侧受控触发电路的信号输出端与AC侧半波整流电路的信号输入端连接，从而使得AC侧受控触发电路能够通过第一方波电压来控制AC侧半波整流电路的输出电压。

优选的，还包括用于将磁电机产生的交流电转换为正半周直流电的DC侧半波整流电路以及用于根据磁电机输出电压与负载电压来控制DC侧半波整流电路的输出电压的DC侧控制电路；DC侧半波整流电路具有分别用于连接磁电机的电流输入端、用于连接负载的电流输出端；DC侧半波整流电路的信号输入端与DC侧控制电路的信号输出端连接；所述DC侧控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的DC侧同步电路、用于产生与正弦波正半周同频同相位的第二锯齿波电压的DC侧锯齿波形成电路、用于根据负载电压与第二基准电压产生第二参考电压的DC侧采样放大电路以及用于根据第二参考电压与第二锯齿波电压产生占空比可调的第二方波电压的DC侧受控触发电路；DC侧采样放大电路设有用于连接负载正端的信号输入端；所述DC侧同步电路设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，DC侧同步电路的信号输出端与DC侧锯齿波形成电路的信号输入端连接；DC侧受控触发电路的信号输入端分别与DC侧锯齿波形成电路、DC侧采样放大电路的信号输出端连接；DC侧受控触发电路的信号输出端与DC侧半波整流电路的信号输入端连接，从而使得DC侧受控触发电路能够通过第二方波电压来控制DC侧半波整流电路的输出电压。

优选的，AC侧半波整流电路包括可控硅SCR1，可控硅SCR1的阴极与磁电机的正端连接，可控硅SCR1的阳极与摩托车大灯连接；DC侧半波整流电路包括可控硅SCR2，可控硅SCR2的阳极与磁电机的正端连接，可控硅SCR2的阴极与负载连接。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、为了达到AC摩托车大灯电压与磁电机的输出电压波形同频同相位的目的，本实用新型利用AC侧控制电路进行逐波控制：首先AC侧同步电路产生与磁电机输出电压同频同相位的正弦波，正弦波输入给AC侧锯齿波形成电路以产生与正弦波负半周同频同相位的第一锯齿波电压，之后再根据参考电压与第一锯齿波电压来产生控制AC侧半波整流电路的第一方波电压，因此，第一方波电压与正弦波负半周期同频同相位，从而使得AC侧摩托车大灯电压跟随磁电机输出电压的负半周期，摩托车大灯不会因为缺少某一相位的电压而闪烁。

2、DC侧负载电压同样采用了逐波控制，为了避免AC侧大灯与DC侧负载相互干扰，DC侧控制电路的第二锯齿波电压与正弦波的正半周期同频同相位，这样负载跟随磁电机输出电压的正半周期，摩托车大灯与负载同时工作也不会相互影响，从而进一步的避免摩托车大灯闪烁。

3、为了使得摩托车大灯与负载的电压稳定，AC侧半波整流电路与DC侧半波整流电路分别采用了可控硅SCR1、SCR2进行整流，可控硅不仅具有单向导通的功能，而且可控硅的导通角能够通过方波电压的占空比来调节，从而调节AC侧半波整流电路与DC侧半波整流电路输出电压的大小，当摩托车大灯或负载电压下降时，则增大方波电压占空比，使导通角增大，从而提高整流电路的输出电压，使摩托车大灯或负载电压回复到稳定状态；反之亦然。

4、参考电压的改变能够导致方波电压的占空比改变，占空比越大导通角越大，占空比越小导通角越小，导通角越大整流电路输出电压越大，导通角越小整流电路输出电压越小，并且参考电压是随着摩托车大灯电压或负载电压而改变的，从而实现了稳压过程的闭环控制。

附图说明

图1是本具体实施方式中摩托车磁电机用半波调压器的原理框图；

图2是本具体实施方式中摩托车磁电机用半波调压器的电路图；

图3是图2的2-1局部放大图；

图4是图2的2-2局部放大图；

图5是图2的2-3局部放大图；

图6是图2的2-4局部放大图；

图7是逐波控制过程的波形示意图；

附图标记说明： AC侧半波整流电路-1，AC受控触发电路-2，AC锯齿波形成电路-3，AC侧同步电路-4，AC侧采样放大电路-5，AC侧电源电路-6，DC侧半波整流电路-7，DC受控触发电路-8，DC锯齿波形成电路-9，DC侧同步电路-10，DC侧采样放大电路-11，DC侧电源电路-12。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。本具体实施方式中，磁电机为单相全波磁电机，即只产生一相交流电，而非三相交流电，输出电压波形为正弦波形。

如图1与图2所示，一种摩托车磁电机用半波调压器，包括用于将磁电机产生的交流电转换为负半周直流电的AC侧半波整流电路以及用于根据磁电机输出电压与摩托车大灯电压来控制AC侧半波整流电路的输出电压的AC侧控制电路；AC侧半波整流电路的电流输入端与磁电机的电流输出端连接，AC侧半波整流电路的电流输出端与摩托车大灯的电流输入端连接；AC侧半波整流电路的信号输入端与AC侧控制电路的信号输出端连接；AC侧控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的AC侧同步电路、用于产生与正弦波负半周同频同相位的第一锯齿波电压的AC侧锯齿波形成电路、用于根据摩托车大灯电压与第一基准电压产生第一参考电压的AC侧采样放大电路以及用于根据第一参考电压与第一锯齿波电压产生占空比可调的第一方波电压的AC侧受控触发电路；AC侧采样放大电路设有用于连接摩托车大灯正端的信号输入端；所述AC侧同步电路设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，AC侧同步电路的信号输出端与AC侧锯齿波形成电路的信号输入端连接；AC侧受控触发电路的信号输入端分别与AC侧锯齿波形成电路、AC侧采样放大电路的信号输出端连接；AC侧受控触发电路的信号输出端与AC侧半波整流电路的信号输入端连接，从而使得AC侧受控触发电路通过第一方波电压来控制AC侧半波整流电路的输出电压。还包括AC侧电源电路，用于将磁电机产生的交流电整流后给AC受控触发电路、AC锯齿波形成电路、AC侧同步电路、AC侧采样放大电路供电。

本实用新型利用AC侧控制电路进行逐波控制：首先AC侧同步电路产生与磁电机输出电压同频同相位的正弦波，正弦波输入给AC侧锯齿波形成电路以产生与正弦波负半周同频同相位的第一锯齿波电压，之后再根据参考电压与第一锯齿波电压来产生控制AC侧半波整流电路的第一方波电压，因此，第一方波电压与正弦波负半周期同频同相位，从而使得AC侧摩托车大灯电压跟随磁电机输出电压的负半周期，摩托车大灯不会因为缺少某一相位的电压而闪烁。

为了避免AC侧大灯与DC侧负载相互干扰，实现AC侧摩托车大灯与DC侧负载分别独立控制，本具体实施方式中，如图1所示，还包括用于将磁电机产生的交流电转换为正半周直流电的DC侧半波整流电路以及用于根据磁电机输出电压与负载电压来控制DC侧半波整流电路的输出电压的DC侧控制电路；DC侧半波整流电路的电流输入端与磁电机的电流输出端连接，DC侧半波整流电路的电流输出端与负载的电流输入端连接；DC侧半波整流电路的信号输入端与DC侧控制电路的信号输出端连接；所述DC侧控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的DC侧同步电路、用于产生与正弦波正半周同频同相位的第二锯齿波电压的DC侧锯齿波形成电路、用于根据负载电压与第二基准电压产生第二参考电压的DC侧采样放大电路以及用于根据第二参考电压与第二锯齿波电压产生占空比可调的第二方波电压的DC侧受控触发电路；DC侧采样放大电路设有用于连接负载正端的信号输入端；所述DC侧同步电路设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，DC侧同步电路的信号输出端与DC侧锯齿波形成电路的信号输入端连接；DC侧受控触发电路的信号输入端分别与DC侧锯齿波形成电路、DC侧采样放大电路的信号输出端连接；DC侧受控触发电路的信号输出端与DC侧半波整流电路的信号输入端连接，从而使得DC侧受控触发电路通过第二方波电压来控制DC侧半波整流电路的输出电压。还包括DC侧电源电路，用于将磁电机产生的交流电整流后给DC受控触发电路、DC锯齿波形成电路、DC侧同步电路、DC侧采样放大电路供电。

本实用新型利用DC侧控制电路进行逐波控制：首先DC侧同步电路产生与磁电机输出电压同频同相位的正弦波，正弦波输入给DC侧锯齿波形成电路以产生与正弦波正半周同频同相位的第二锯齿波电压，之后再根据第二参考电压与第二锯齿波电压来产生控制DC侧半波整流电路的第二方波电压，因此，第二方波电压时与正弦波正半周期同频同相位的，从而使得DC侧摩托车大灯电压跟随磁电机输出电压的正半周期，负载也不会因为缺少某一相位的电压而造成电压不稳。

为了使得摩托车大灯与负载的电压稳定，本具体实施方式中，AC侧半波整流电路包括可控硅SCR1，可控硅SCR1的阴极与磁电机的正端连接，可控硅SCR1的阳极与摩托车大灯连接；DC侧半波整流电路包括可控硅SCR2，可控硅SCR2的阳极与磁电机的正端连接，可控硅SCR2的阴极与负载连接。AC侧半波整流电路与DC侧半波整流电路分别采用了可控硅SCR1、SCR2进行整流，可控硅不仅具有单向导通的功能，而且可控硅的导通角能够通过方波电压的占空比来调节，从而调节AC侧半波整流电路与DC侧半波整流电路输出电压的大小，当摩托车大灯或负载电压下降时，则增大方波电压占空比，使导通角增大，从而提高整流电路的输出电压，使摩托车大灯或负载电压回复到稳定状态；反之亦然。当然采用二极管来代替可控硅也能实现整流的目的，但是不能实现改变整流电路输出电压的大小，因此不能实现稳压的目的。

如图3与图4所示，本具体实施方式中，AC侧受控触发电路包括三极管Q1、三极管Q2、三极管Q8、二级管D7、二级管D2、电阻R32以及运算放大器U2B；运算放大器U2B的正输入端、负输入端分别与AC侧锯齿波形成电路信号输出端、AC侧采样放大电路的信号输出端连接；磁电机负极端与三极管Q8的发射极连接，三极管Q8的集电极通过电阻R32与二级管D7的阳极连接，二级管D7的阴极连接到三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极连接到磁电机正端，三极管Q2的发射极通过电阻R29连接到可控硅SCR1的门极；可控硅SCR1的阳极连接到二级管D2的阳极端，二级管D2的阴极端连接到三极管Q1的发射极，三极管Q1的基极通过电阻R9与三级管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R2连接到可控硅SCR1的门极。

磁电机输出负端经Q8发射极-集电极→R32→D7→Q2基极-发射极到磁电机正端，给Q2提供基极电流，使Q2导通；磁电机负端经负载再经过D2→Q1发射极-基极→R9→Q2集电极-发射极到磁电机正端，给Q1提供基极电流，使Q1导通；磁电机负端经负载再经D2→Q2发极集-集电极→R2→R29到磁电机正端，触发SCR1导通，使AC侧大灯两端得到磁电机负半周电压（磁电机负端接地）。

本具体实施方式中，所述AC侧采样放大电路包括用于采集摩托车大灯电压的第一电压采样电路、用于产生第一基准电压的第一基准电压源电路以及第一比较放大电路；所述第一比较放大电路包括运算放大器U1A与运算放大器U1B；运算放大器U1A的正输入端与第一基准电压源电路连接以获取第一基准电压，运算放大器U1A的负输入端与第一电压采样电路连接以获取摩托车大灯的电压；运算放大器U1A将摩托车大灯电压与第一基准电压比较，比较后的结果作为比较电压，比较电压经运算放大器U1A放大后，输出给运算放大器U1B进一步放大以作为第一参考电压输出给AC侧受控触发电路的运算放大器U2B的负输入端。

如图4所示，第一基准电压源包括稳压芯片IC2、电阻R21以及电阻R22，电阻R21与电阻R22串联后再与稳压芯片IC2并联，并且稳压芯片IC2的控制极接入电阻R21与电阻R22之间。

摩托车大灯电压经第一电压采样电路（包括二级管D1、 D3，稳压管Z3、Z4，电阻R1、R20、 R24、R3、R4、R5）采样得到直流分量（经半波整流电路整流输出的是脉冲直流电，采样得到的是直流分量，再通过电阻R11、R12分压后送入运算放大器U1A与第一基准电压比较，比较后的结果作为比较电压输入运算放大器U1B进行放大，以作为第一参考电压与运算放大器U2B的3脚输入的第一锯齿波电压进行比较，如图7所示，当第一锯齿波电压低于第一参考电压时，第一方波电压为低电平，低电平触发可控硅SCR1导通；改变第一参考电压便能改变第一方波电压的占空比，从而改变可控硅SCR1导通的导通角，以调节AC侧半波整流电路的输出电压。

如图5与图6所示，本具体实施方式中，DC侧受控触发电路包括三极管Q12、电阻R39、二极管D12以及运算放大器U3A；运算放大器U3A的正输入端、负输入端分别与DC侧锯齿波形成电路信号输出端、DC侧采样放大电路连接；三极管Q13的发射极、集电极、基极分别与磁电机负极端、二极管D12的阴极、运算放大器U3A的输出端连接；二极管D12的阳极通过电阻R39连接到三极管Q12的基极；三级管Q12的发射极、集电极分别连接到磁电机的正端、二极管D11的阳极；二极管D11的阴极通过电阻R38连接到可控硅SCR2的门极。

磁电机输出正端经Q12发射极-基极→R39→D12→Q13集电极-发射极到磁电机负端，给Q12提供基极电流，使Q12导通，磁电机正端再经Q12发射极-集电极→二极管D11→电阻R38→电阻R51→二极管D13→电容C27到磁电机负端，触发SCR2导通，使DC侧蓄电池等负载得到磁电机正半周电压（磁电机正端-非接地端）。

如图6所示，本具体实施方式中，所述DC侧采样放大电路包括用于采集负载电压的第二电压采样电路、用于产生第二基准电压的第二基准电压电源电路以及第二比较放大电路；所述第二比较放大电路包括运算放大器U3B；运算放大器U3B的正输入端与第二电压采样电路连接以获取负载电压，运算放大器U3B的负输入端与第二基准电压电源电路连接以获取第二基准电压；运算放大器U3B将负载电压与第二基准电压比较，比较后的结果作为比较电压，比较电压经运算放大器U3B放大后再滤波以作为第二参考电压输出给运算放大器U3A的负输入端。

如图6所示，第二基准电压电源电路包括稳压芯片IC3、电阻R52以及电阻R53，电阻R52与电阻R53串联后与稳压芯片IC3并联，稳压芯片IC3的阳极端与电阻R53的一端相连。

如图6所示，本具体实施方式中，运算放大器U3B与比较器U4B之间接入有用于对第二参考电压进行滤波的滤波电路，滤波电路包括串联在运算放大器U3B与比较器U4B之间的电阻R48与电容C23，通过滤波电路稳定第二参考电压，进一步避开与AC侧同时控制产生的相互干扰。

负载电压经第二电压采样电路（包括电阻R56、R62、R57、R59）采样后送入运算放大器U3B的3脚与第二基准电压进行比较得到差分电压，差分电压经滤波电路降噪后输入到比较器U4B，差分电压放大后作为第二参考电压并输入运算放大器U3B与第二锯齿波电压进行比较，如图7 所示，当第二锯齿波电压高于第二参考电压（DC侧参考电压）时，第二方波电压为高电平，高电平触发可控硅SCR2导通；改变第二参考电压变能改变第二方波电压的占空比，从而改变可控硅SCR2导通的导通角，以调节DC侧半波整流电路的输出电压。

如图6所示，本具体实施方式中，还包括用于保护负载的DC侧输出峰值保护电路；DC侧输出峰值保护电路包括三极管Q15与稳压管Z5；稳压管Z5的阳极与磁电机负极端连接，稳压管Z5的阴极依次通过电阻R70、电阻R69与负载的正端连接；三级管Q15的基极接入电阻R70与电阻R69之间；三级管Q15的发射极与负载的正端连接，三级管Q15的集电极通过电阻R71与DC采样放大电路中的运算放大器U3A的正输入端连接。当某种原因造成DC侧输出端负载（如蓄电池）断开时，DC侧输出端峰值电压升高，此峰值电压超过了稳压管Z5的稳压值时，稳压管Z5导通，此峰值电压再经过Q15发射极→基极→R70→Z5到磁电机负端，给Q15提供基极电流，使Q15导通，则输出峰值电压通过Q15发射极-集电极→R71，使第二参考电压迅速升高，再送入运算放大器U3A的 6脚（负输入端）与运算放大器U3A的 5脚（正输入端）输入的锯齿波进行比较，使可控硅SCR2提前截止，以限制输出峰值电压，从而保护DC侧负载不会因过高峰值电压造成其损坏。

如图6所示，本具体实施方式中，还包括DC侧防电压过低电路，DC侧防电压过低电路包括比较器U4B与电阻R80；比较器U4B负输入端与比第二基准电压低的基准电压相连，其正输入端与第二电压采样电路相连，比较器U4B的输出端通过电阻R80连接到运算放大器U3A的负输入端，当某种原因造成DC侧输出电压过低时，比较器U4B正输入电压降低，U4B输出端电压降低，此电压通过R80送入比较放大器U3A负输入端与运算放大器U3A正输入端输入的锯齿波进行比较，运算放大器U3A能增大第二方波电压的占空比，使可控硅SCR2提前导通，以增大DC侧半波整流电路的输出电压，从而防止负载电压过低。