自泵压N管输出过流保护型B电路发电机电压调节器的制作方法

文档序号:15232609发布日期:2018-08-21 19:48阅读:141来源:国知局

本发明属于汽车发电机技术领域,涉及自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器。



背景技术:

电压调节器是控制汽车发电机输出电压稳定的电子装置,现有的电压调节器绝大多数为内置式调节器。其根据对励磁绕组的控制方式分为外搭铁(即a电路)和内搭铁(即b电路)两大类,根据电压调节器功能类型分为单功能和多功能两大类,根据智能程度分为普通电压调节器和智能电压调节器,再根据发电机功率可以分为中小功率(2kw以下)发电机电压调节器和大功率(2kw以上)发电机电压调节器。

①现有的发电机电压调节器以a电路居多,一些高端车辆多采用b电路电压调节器,b电路电压调节器在发电机和调节器之间的正极端子断开时,因为失去励磁电源,电压调节器不能输出高电位的励磁电压,发电机运行可靠性提高,而a电路的调节器在正极端子和发电机输出之间断开时,大多会因失去采样电压而发生输出电压猛增、发电量失控的危险,使发电机乃至外围电路烧毁。而b电路调节器极少发生负极端(即搭铁端子)现象,因为调节器负极端子引片一般面积较大、接触良好。现有车辆发电机电压调节器中低端类型多为a电路调节器,特别是单功能调节器,几乎全是a电路,调节器失控故障较多。

早期曾有b电路的单功能电压调节器,是采用pnp达林顿管,近些年由于场效应晶体管的饱和压降、导通功耗均大大优于达林顿,加之p型场效应管型号很少,价格较贵,所以具有优势的b电路电压调节器在单功能方面几乎失去应用。型号较多且价格相对较低的n型场效应管(即“n管”)在a电路调节器中大显身手,而nmos要用在b电路中的话,需要为其栅极提供一个高于电源电压的电源,通常采用“泵压电源”方式,而现有技术的泵压电源电路复杂、特别是调节器所能允许的电路面积很有限,每增设一个元件都是负担,因此在现有技术情况下即便b电路调节器再有优点也无法在单功能调节器中得以应用;而且现有的单功能电压调节器没有过流保护功能,一旦励磁绕组过流或者碳刷漏电、短路等均会导致调节器功率管过流乃至击穿使发电机失控。因此需要设计出优于a电路性能、功率管在待机状态即可深度饱和的低建压转速的电压调节器,可以应用于常规的九管交流发电机中进行电压调节,且应该具有过流保护功能,进一步提高安全可靠性。

②对于单功能电压调节器来说,现有的a电路电压调节器也有弊端,往往由于其所采用的nmos管导通开启电压的影响,在待机时发电机调节器饱和电流不足,使待机时励磁绕组电流下降,导致发电机初始发电转速增高、低速发电能力先将、灭灯转速升高的技术问题。因此需要设计出建压转速低的b电路单功能电压调节器。

③当然,多功能b电路电压调节器中可以采用pmos晶体管(即“p管”),但也是其型号较少、选择余地小,而因为大电流、高反压的pmos少之又少,尤其是在大功率发电机中,励磁电流较大、耐压要求较高,pmos显然无法适应,而用nmos驱动励磁绕组热端(即高边输出)则需要泵压电路,如前所述现有泵压电路过于复杂,难以在调节器中应用。因此需要设计出泵压电路简单的用nmos驱动励磁绕组热端(即高边输出)的电压调节器。

④智能电压调节器及普通电压调节器均需要在b电路领域、大功率、大电流的要求下,采用nmos功率管进行驱动控制,然而这方面的技术紧缺。



技术实现要素:

本发明的目的在于针对上述技术问题,设计出能够适应b电路、采用nmos功率管驱动的高边输出、具有过流保护功能的电压调节器,能够实现单功能低速发电性能提升、九管机单功能b电路调节器、适应多功能调节器、适应大功率要求、大驱动电流、高反压要求,适应普通及智能化控制的电压调节器、且电路较简单、成本较低、体积较小、可靠性高的电压调节器电路。

为此,发明人巧妙地构思电路结构,利用功率场效应管饱和压降检测、负载电压检测这样的双重检测进行过流保护、延时复位、功率管截止快速储能、功率管导通自泵压、并结合正反馈机制通过电路状态翻转构造了开关控制单元、开关单元、泵压储能单元、开关状态识别及反馈单元、负载电压识别单元、储能延时单元和复位单元等电路,结合采样单元和阈值单元来完成优秀的电压调节功能,实现了复杂芯片的电路机能,既降低了成本、提高了通用性,还使电路的耐压特性、抗抛负载特性大大优于专用电压调节器集成电路,因为分立器件的耐压较高、选择灵活,同时也可以和数据处理芯片结合使用,还可将其进一步集成化。

依据本发明第一方面,提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端,所述采样单元具有正极端、负极端和输出端,所述阈值单元包括输入端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端,所述采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,所述阈值单元的输入端连接采样单元输出端,所述阈值单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述续流单元连接在所述开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组的电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

进一步的,还提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为所述负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q8,三极管q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,

所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,

所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,

所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,

所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,

所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端。

依据本发明第二方面,提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端;所述采样单元具有正极端、负极端和输出端,所述阈值单元包括输入端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端,所述采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,所述阈值单元的输入端连接采样单元输出端,所述阈值单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述续流单元连接在所述开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

进一步的,还提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括二极管d3,二极管d3的正极作为所述负载状态识别单元的输入端,二极管d3的负极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q8,三极管q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,

所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,

所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,

所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,

所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,

所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端。

依据本发明第三方面,提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有第一输入端、第二输入端和输出端;所述采样单元具有正极端、负极端和输出端,所述阈值单元包括输入端和输出端;所述开关控制单元输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关控制单元的公共端接地,所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述复位单元的第二输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的第一输入端,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,所述阈值单元的输入端连接采样单元输出端,所述阈值单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述续流单元连接在所述开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

进一步的,还提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为所述负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q9和q10,三极管q9的集电极和q10的基极连接,三极管q9的发射极接地,三极管q9的基极作为复位单元的第一输入端,三极管q10的发射极作为复位单元的第二输入端,三极管q10的集电极作为复位单元的输出端;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元输入端,所述开关控制单元的公共端接地,

所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,

所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述复位单元的第二输入端,

所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,

所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的第一输入端,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端。

依据本发明第四方面,提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端;所述采样单元具有正极端、负极端和输出端,所述阈值单元包括输入端和输出端;所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元输入端,所述开关控制单元的公共端接地,所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端;所述采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,所述阈值单元的输入端连接采样单元输出端,所述阈值单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述续流单元连接在所述开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在所述开关控制单元的输入端输入第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在所述开关控制单元的输入端输入第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

进一步的,还提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为所述负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q6、q7和电阻r8,三极管q7的基极作为复位单元的输入端,三极管q6的发射极和q7的发射极相连接作为复位单元的公共端,三极管q6的集电极作为复位单元的输出端,三极管q6的集电极和三极管q7的基极连接并通过电阻r8连接电源正极;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

所述开关控制单元输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关控制单元的公共端接地,

所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,

所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,

所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,

所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端。

依据本发明第五方面,提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)和数据处理单元(11),其中:

所述开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,所述开关单元具有正极端、输入端和输出端,所述泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,所述开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,所述负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,所述储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,所述复位单元具有输入端、公共端和输出端,所述数据处理单元具有正极端、负极端、输入端和输出端,所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,所述储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端,所述数据处理单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,所述数据处理单元的输入端用于接收外部数字信号,所述数据处理单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,所述续流单元连接在所述开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,数据处理单元输出第一电压,在所述开关控制单元的输入端接收所述第一电压时,所述开关控制单元输出高电位使所述开关单元饱和导通,所述开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,数据处理单元输出第二电压,在所述开关控制单元的输入端接收第二电压时,所述开关控制单元输出低电位使所述开关单元截止,所述开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源,所述数据处理单元在其输入端接收到的数字信号的控制下,控制通过控制励磁占空比控制发电机输出电压,当所述数据处理单元在其输入端未接收到的数字信号的控制下,所述数据处理单元按照默认值控制发电机输出电压;在所述开关单元正常饱和导通时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,所述开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过所述开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在所述开关单元过流时,所述开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过所述开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使所述开关单元受到保护,进而使所述负载电压识别单元识别到负载上无电压,所述负载电压识别单元控制所述储能延时单元停止储能并输出延时信号,在所述延时信号的作用下所述复位单元通过所述开关控制单元维系所述开关单元截止状态;当所述储能延时单元的延时结束时,所述储能延时单元输出复位信号,并通过所述复位单元和开关控制单元使所述开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入所述开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,所述开关单元管压降将会触发所述开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过所述开关控制单元控制开关单元截止,使所述开关单元受到保护;在所述开关单元截止或进入保护状态时,所述开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使所述储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,所述储能延时单元内部所储电压与所述开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使所述泵压储能单元输出足够的开启电压,并使所述开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

进一步的,还提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,其特殊之处在于:

开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为所述开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为所述开关单元的正极端,栅极作为所述开关单元的输入端,源极作为所述开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为所述泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为所述开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为所述负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为所述储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q8,三极管q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

数据处理单元的正极端连接电源正极,负极端接地,输入端接收外部数字信号,输出端连接开关控制单元的输入端;

所述开关控制单元的输出端连接所述开关单元的输入端,

所述开关单元正极端连接电源正极,所述开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

所述泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接所述开关单元输出端,所述泵压储能单元的输出端连接所述开关控制单元的泵压输入端,

所述开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,所述开关状态识别及反馈单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述开关状态识别及反馈单元的输出端连接所述开关控制单元的输入端,

所述负载电压识别单元的输入端连接所述开关单元的输出端,所述负载电压识别单元的接地端接地,所述负载电压识别单元的输出端连接所述储能延时单元的输入端,

所述储能延时单元的输出端连接所述复位单元的输入端,

所述复位单元的公共端接地,所述复位单元的输出端连接所述开关控制单元的公共端。

本发明的有益效果是:适应b电路、采用nmos功率管驱动高边输出、具有过流保护功能的电压调节器,能够适应单功能低速发电性能提升、九管机单功能b电路、适应多功能、适应大功率要求,适应智能化控制及平台调节器、且电路较为简单、成本较低、体积较小、可靠性高的电压调节器电路。实现了复杂芯片的电路机能,既降低了成本、提高了通用性,还使电路的耐压特性、抗抛负载特性大大优于专用电压调节器集成电路,因为分立器件的耐压较高、选择灵活,同时也可以和数据处理芯片结合使用。

附图说明

图1是本发明实施方式第一方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器方框图;

图2是本发明实施方式第一方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图;

图3是本发明实施方式第一方面提供的另一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器方框图;

图4是本发明实施方式第一方面提供的另一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图;

图5是本发明实施方式第二方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器方框图;

图6是本发明实施方式第二方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图;

图7是本发明实施方式第三方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器方框图;

图8是本发明实施方式第三方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图;

图9是本发明实施方式第四方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器方框图;

图10是本发明实施方式第四方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图;

图11是本发明实施方式第五方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器方框图;

图12是本发明实施方式第五方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图。

具体实施方式

第一方面,本发明提供了两种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器。

实施例1

第一方面的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器的电路方框图,如图1所示,包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,

开关单元具有正极端、输入端和输出端,

泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,

开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,

负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,

储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,

复位单元具有输入端、公共端和输出端,

采样单元具有正极端、负极端和输出端,

阈值单元包括输入端和输出端;

开关控制单元的输出端连接开关单元的输入端,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元第三端连接电源正极或接地,储能延时单元输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的公共端,

采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,

阈值单元的输入端连接采样单元输出端,阈值单元的输出端连接开关控制单元的输入端,续流单元连接在开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在开关控制单元的输入端输入第一电压时,开关控制单元输出高电位使开关单元饱和导通,开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在开关控制单元的输入端输入第二电压时,开关控制单元输出低电位使开关单元截止,开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在开关单元正常饱和导通时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在开关单元过流时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使开关单元受到保护,进而使负载电压识别单元识别到负载上无电压,负载电压识别单元控制储能延时单元停止储能并输出延时信号,在延时信号的作用下复位单元通过开关控制单元维系开关单元截止状态;当储能延时单元的延时结束时,储能延时单元输出复位信号,并通过复位单元和开关控制单元使开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,开关单元管压降将会触发开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过开关控制单元控制开关单元截止,使开关单元受到保护;在开关单元截止或进入保护状态时,开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,储能延时单元内部所储电压与开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使泵压储能单元输出足够的开启电压,并使开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

图2是本发明实施方式第一方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图:

如图2所示,一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,包括:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为开关单元的正极端,栅极作为开关单元的输入端,源极作为开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q8,三极管q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

开关控制单元的输出端连接开关单元的输入端,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元的输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的公共端。

工作原理是:当发电机输出电压低于设定值,励磁绕组连接于电路的高边输出端f+和地(e)之间,在电路刚刚接通电源的上电瞬间,电源正极b+通过隔离二极管d2、外接负载(附图中未予示出)为电容c1充电,一般电容c1容量较小,可以在1nf~100nf之间确定(当然不限于此范围),c1的容量应该与功率管q2的栅源结电容成正相关。因此,c1很快充足使其极间电位差为uc1,电源正极还通过电阻r1为功率管q2提供栅极电压,q2开始导通,随着q2的导通,其源极电压会提高,这样电容c1的负极电压升高,进而使c1的正极电压随之升高,这个已经升高的电压通过电阻r1为功率管q2栅极提供了一个更高的电位,使q2进一步深入导通,即:实现了自泵压。

当在开关控制单元的q1基极输入作为“第一电压”的高阻态的控制信号时,q1截止,开关控制单元输出高电位uq2g,此高电位接近于电容c1充电电位uc1和开关控制单元输出高电位uq2s之和,即:uq2g≈uc1+uq2s,这会使开关单元彻底饱和导通,开关单元在漏极f+端输出高电位,使励磁绕组得电,为保护场效应管可以在栅源极间并联限幅保护二极管d1。

由于功率管q2饱和导通,其导通压降较低,不足以通过电阻r3触发q3导通,因此电阻r上电流为0,为了提高电路稳定性可以通过如增加q3的导通阈值的方法,如在电阻r3上再串联稳压二极管。输出端f+输出高电位还使三极管q4、q3导通,三极管q3的集电极通过电阻r7使三极管q8导通,使三极管q1发射极通过q8接地。同时电容c2被充电。

当发电机输出电压高于设定值,采样单元输出电压超过阈值单元阈值,就会在开关控制单元的q1的基极输入一个使q1发射结导通的“第二电压”时,开关控制单元的q1输出低电位使开关单元q2截止,f+输出低电位,切断励磁电流,续流单元的续流二极管d0导通接续励磁绕组断电产生的自感电流。在开关单元q2正常励磁导通时,开关状态识别及反馈单元的q3识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,q2导通压降较低,不足以通过电阻r3触发q3导通,开关状态识别及反馈单元输出高阻态的“第三电压”使q1截止,即:通过开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在开关单元q2过流时,q3发射结识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,q2导通压降升高,达到足以通过电阻r3触发q3导通,此时开关状态识别及反馈单元输出“第四电压”,通过电阻r2使q1导通,进而q2截止,即:通过开关控制单元控制开关单元截止切断负载电流,使开关单元受到保护;同时,外接负载拉低f+端电压,泵压电容c1得以重新充电。当负载电压识别单元的q5识别到负载上无电压,q4、q5均截止,使负载电压识别单元控制储能延时单元停止储能。此时电容c2通过电阻r7和三极管q8发射极对地放电,放电时间长度由r7c2决定,即为延时时间,即:输出延时信号,在延时信号的作用下复位单元通过开关控制单元维系开关单元截止状态;当储能延时单元的延时结束时,c2电荷释放结束,三极管q8截止,因此q1接地回路被截止,c1上端叠加的泵压经电阻r1重新使功率管q2恢复“自泵压导通”过程,即:储能延时单元输出复位信号,并通过复位单元和开关控制单元使开关单元重新复位导通。此后,若开关单元过流解除则电路进入开关单元饱和导通的稳定状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,开关单元过高的的管压降同样会触发开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过开关控制单元控制开关单元截止,使开关单元受到保护,这可以用在单功能调节器上提高低速建压性能;在开关单元截止或进入保护状态时,开关单元输出端电位被外部负载拉低,进而使储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,储能延时单元内部所储电压与开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使泵压储能单元输出足够的开启电压,并使开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。众所周知,为克服晶体管结电容及提高电路响应性,如可在晶体管q4、q8基极间附加小容量电容等,具体容量数值由经由试验校准确定,以及为了使三极管工作可靠性稳定还可在其发射结上并接大阻值电阻等常规做法,在此不做赘述,后续几个实施例中均是如此。

本电路特点是:采用nmos功率管驱动高边输出,可以实现更大的励磁电流驱动,具有过流保护功能,因为存在着功率管栅压不足自动泵压功能,所以能够适应单功能低速发电性能提升、填补了国际上“应用n型场效应管作九管机单功能b电路调节器驱动管”的空白,还适应多功能、适应大电流和大功率的要求,适应普通及智能化控制调节器、且电路非常简单、分立器件实施时可以实现高的耐反压性能、成本低、体积小、可靠性高。

实施例2

第一方面的另一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器的电路方框图,如图3所示:该图是将图1中的储能延时单元的接地端改接到电源正极,其工作原理与前述图1基本一致。

图4是本发明实施方式第一方面提供的另一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图:图4是将图2中的储能延时单元的接地端改接到电源正极,其工作原理与前述图2基本一致。区别在于,图4是当晶体管q3导通时,储能电容c3不会被充电,而当功率管q2截止时,外接负载拉低输出端f+的电位,q5、q4均截止,此时电源正极开始为电容c3充电,充电电流经电阻r7和晶体管q8发射结,接续了三极管q8的电流,当电容c3充电结束,三极管q8、q1相继截止,泵压电压经电阻r1使功率管q2自泵压复位导通。这个过程和图2的电路比较起来,是把图2中c2的接地端变成了图4中c3的正极端,把图2中“c2的放电过程接续q8基极电流”变成了图4中“c3的充电过程接续q2基极电流”,把图2中“q3导通使c2充电”变成了图4中“q3导通使c3放电”,结构变化,相关电容充放电过程异位,但对晶体管q8的延时控制、电路的复位过程作用效果是一样的。其余电路与图2电路的结构及原理一致。

第二方面,本发明提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器。

实施例3

一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器的电路方框图,如图5所示,包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,

开关单元具有正极端、输入端和输出端,

泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,

开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,

负载电压识别单元具有输入端和输出端,

储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,

复位单元具有输入端、公共端和输出端;

采样单元具有正极端、负极端和输出端,

阈值单元包括输入端和输出端;

开关控制单元的输出端连接开关单元的输入端,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元第三端连接电源正极或接地,储能延时单元输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的公共端,

采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,

阈值单元的输入端连接采样单元输出端,阈值单元的输出端连接开关控制单元的输入端,续流单元连接在开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在开关控制单元的输入端输入第一电压时,开关控制单元输出高电位使开关单元饱和导通,开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在开关控制单元的输入端输入第二电压时,开关控制单元输出低电位使开关单元截止,开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在开关单元正常饱和导通时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在开关单元过流时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使开关单元受到保护,进而使负载电压识别单元识别到负载上无电压,负载电压识别单元控制储能延时单元停止储能并输出延时信号,在延时信号的作用下复位单元通过开关控制单元维系开关单元截止状态;当储能延时单元的延时结束时,储能延时单元输出复位信号,并通过复位单元和开关控制单元使开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,开关单元管压降将会触发开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过开关控制单元控制开关单元截止,使开关单元受到保护;在开关单元截止或进入保护状态时,开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,储能延时单元内部所储电压与开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使泵压储能单元输出足够的开启电压,并使开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

图6是本发明实施方式第二方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图,包括:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1集电极连接电阻r1一端并作为开关控制单元的输出端,电阻r1另一端作为开关控制单元泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为开关单元的正极端,栅极作为开关单元的输入端,源极作为开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括二极管d3,二极管d3的正极作为负载状态识别单元的输入端,二极管d3的负极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q8,三极管q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

开关控制单元的输出端连接开关单元的输入端,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元的输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的公共端。

该电路的工作原理与图2的基本一致,不同之处是用二极管d3取代了原来的负载电压识别电路,在负载上获得功率管输出的电源时,二极管d3为c2充电,还通过电阻r7使三极管q8导通,为过流保护做好准备。当功率管截止时,d3停止输出电源正极,c2同时开始通过电阻r7维系q8接续导通,当c2放电完毕,使q8截止、q1相继截止,在自泵压电容c1作用下q2会重新恢复导通。

第三方面,本发明提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器。

实施例4

第三方面的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器的电路方框图如图7所示:一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,

开关单元具有正极端、输入端和输出端,

泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,

开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,

负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,

储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,

复位单元具有第一输入端、第二输入端和输出端;

采样单元具有正极端、负极端和输出端,

阈值单元包括输入端和输出端;

开关控制单元输出端连接开关单元的输入端,开关控制单元的公共端接地,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接复位单元的第二输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元第三端连接电源正极或地,储能延时单元输出端连接复位单元第一输入端,

复位单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,

阈值单元的输入端连接采样单元输出端,阈值单元的输出端连接开关控制单元的输入端,续流单元连接在开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在开关控制单元的输入端输入第一电压时,开关控制单元输出高电位使开关单元饱和导通,开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在开关控制单元的输入端输入第二电压时,开关控制单元输出低电位使开关单元截止,开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在开关单元正常饱和导通时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在开关单元过流时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使开关单元受到保护,进而使负载电压识别单元识别到负载上无电压,负载电压识别单元控制储能延时单元停止储能并输出延时信号,在延时信号的作用下复位单元通过开关控制单元维系开关单元截止状态;当储能延时单元的延时结束时,储能延时单元输出复位信号,并通过复位单元和开关控制单元使开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,开关单元管压降将会触发开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过开关控制单元控制开关单元截止,使开关单元受到保护;在开关单元截止或进入保护状态时,开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,储能延时单元内部所储电压与开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使泵压储能单元输出足够的开启电压,并使开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

图8是本发明实施方式第三方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图,包括:

开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为开关单元的正极端,栅极作为开关单元的输入端,源极作为开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q9和q10,三极管q9的集电极和q10的基极连接,三极管q9的发射极接地,三极管q9的基极作为复位单元的第一输入端,三极管q10的发射极作为复位单元的第二输入端,三极管q10的集电极作为复位单元的输出端;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

开关控制单元的输出端连接开关单元输入端,开关控制单元的公共端接地,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接复位单元的第二输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,储能延时单元的输出端连接复位单元的第一输入端,复位单元的输出端连接开关控制单元的输入端。

该电路和图2电路的区别是:将复位单元从q1的发射极回路改接到基极回路,也就是图2是从q1的发射极回路上进行的“串联式”延时复位,而图8是从q1的基极回路上进行“串联式”的延时复位。当功率管q2正常导通时,三极管q3截止,因此三极管q10截止,q1基极得不到来自q10的电压,也不能通过q9得到来自r7的电压,使q1截止维系功率管q2导通。当功率管过流时,q3会导通,由于来自r7上的电压会使q9发射结导通,此时导通的q3会经过r2为q10提供基极电流使其对q1基极导通,这样使q1导通,q1导通使功率管q2截止得到保护。同样,随着电容c2放电结束,三极管q9会进入截止,使q10、q1相继截止,q2随后自泵压重新恢复导通。其余部分原理与图2相同。

第四方面,本发明提供了一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器。

实施例5

第四方面的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器的电路方框图,如图9所示,包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)、采样单元(8)、阈值单元(9)和续流单元(10),其中:

开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,

开关单元具有正极端、输入端和输出端,

泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,

开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,

负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,

储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,

复位单元具有输入端、公共端和输出端;

采样单元具有正极端、负极端和输出端,

阈值单元包括输入端和输出端;

开关控制单元的输出端连接开关单元输入端,开关控制单元的公共端接地,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元第三端连接电源正极或接地,储能延时单元输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的输入端;

采样单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,

阈值单元的输入端连接采样单元输出端,阈值单元的输出端连接开关控制单元的输入端,续流单元连接在开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,采样单元输出信号不足以通过阈值单元触发开关控制单元,即在开关控制单元的输入端输入第一电压时,开关控制单元输出高电位使开关单元饱和导通,开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,采样单元输出信号通过阈值单元触发开关控制单元,即当在开关控制单元的输入端输入第二电压时,开关控制单元输出低电位使开关单元截止,开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源;在开关单元正常饱和导通时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在开关单元过流时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使开关单元受到保护,进而使负载电压识别单元识别到负载上无电压,负载电压识别单元控制储能延时单元停止储能并输出延时信号,在延时信号的作用下复位单元通过开关控制单元维系开关单元截止状态;当储能延时单元的延时结束时,储能延时单元输出复位信号,并通过复位单元和开关控制单元使开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,开关单元管压降将会触发开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过开关控制单元控制开关单元截止,使开关单元受到保护;在开关单元截止或进入保护状态时,开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,储能延时单元内部所储电压与开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使泵压储能单元输出足够的开启电压,并使开关单元的n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

图10是本发明实施方式第四方面提供的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器电路结构示意图,包括:

开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1的发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为开关单元的正极端,栅极作为开关单元的输入端,源极作为开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q6、q7和电阻r8,三极管q7的基极作为复位单元的输入端,三极管q6的发射极和q7的发射极相连接作为复位单元的公共端,三极管q6的集电极作为复位单元的输出端,三极管q6的集电极和三极管q7的基极连接并通过电阻r8连接电源正极;

采样单元包括电阻r18、r19和电容c8,电阻r18、r19串联连接,连接节点作为采样单元输出端,电阻r18另一端连接电源正极,电阻r19另一端接地,电容c8和电阻r19并联,

阈值单元包括稳压二极管d9,连接在采样单元输出端和开关控制单元输入端之间,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

开关控制单元输出端连接开关单元的输入端,开关控制单元的公共端接地,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,储能延时单元的输出端连接复位单元的输入端,复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的输入端。

该电路和图2电路的区别是:也将复位单元从q1的发射极回路改接到基极回路,图2是从q1的发射极进行“串联式”的延时复位,而图8是从q1的基极进行“并联式”的延时复位。当功率管q2正常导通时,三极管q3截止。当f+端子有输出电压时,q5和q4导通,即为c2充电又通过r7使三极管q7导通、q6截止,在此情况下在q1基极输入高阻态信号或者输入低电平信号时,三极管q1发射极均不会得到基极电流,q1截止,q2维持导通。

当功率管过流时,q3会导通,继而使q1导通,q1导通使功率管q2截止得到保护,f+端子输出低电位,此时q5、q4将截止,c2开始放电,使q7接续导通、q6继续截止、q1继续导通,维系q2截止;随着电容c2放电结束,使q7变为截止、q6开始导通、q1截止,使q2重新自泵压恢复导通,其余部分原理与图2相同。

第五方面,一种含数据处理单元的自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器。

实施例6

如图11所示,为调节器方框图,包括:开关控制单元(1)、开关单元(2)、泵压储能单元(3)、开关状态识别及反馈单元(4)、负载电压识别单元(5)、储能延时单元(6)、复位单元(7)和数据处理单元(11),其中:

开关控制单元具有输入端、输出端、泵压输入端和公共端,开关单元具有正极端、输入端和输出端,泵压储能单元具有正极端、负极端和输出端,

开关状态识别及反馈单元具有正极端、输入端和输出端,

负载电压识别单元具有输入端、接地端和输出端,

储能延时单元具有输入端、输出端和第三端,

复位单元具有输入端、公共端和输出端,

数据处理单元具有正极端、负极端、输入端和输出端,

开关控制单元的输出端连接开关单元的输入端,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元第三端连接电源正极或接地,储能延时单元输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的公共端,

数据处理单元的正极端连接电压调节器的正极、负极端接地,数据处理单元的输入端用于接收外部数字信号,数据处理单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

续流单元连接在开关单元输出端和地之间;

当发电机输出电压低于设定值时,数据处理单元输出第一电压,在开关控制单元的输入端接收第一电压时,开关控制单元输出高电位使开关单元饱和导通,开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,数据处理单元输出第二电压,在开关控制单元的输入端接收第二电压时,开关控制单元输出低电位使开关单元截止,开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源,数据处理单元在其输入端接收到的数字信号的控制下,控制通过控制励磁占空比控制发电机输出电压,当数据处理单元在其输入端未接收到的数字信号的控制下,数据处理单元按照默认值控制发电机输出电压;在开关单元正常饱和导通时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元的饱和压降在电流安全允许范围内时,开关状态识别及反馈单元输出第三电压并通过开关控制单元控制开关单元维系在饱和导通的稳定状态;在开关单元过流时,开关状态识别及反馈单元识别到开关单元饱和压降超过电流安全允许值时,开关状态识别及反馈单元输出第四电压并通过开关控制单元控制开关单元截止切断作为负载的励磁绕组电流,使开关单元受到保护,进而使负载电压识别单元识别到负载上无电压,负载电压识别单元控制储能延时单元停止储能并输出延时信号,在延时信号的作用下复位单元通过开关控制单元维系开关单元截止状态;当储能延时单元的延时结束时,储能延时单元输出复位信号,并通过复位单元和开关控制单元使开关单元重新复位导通接通励磁电流,若开关单元过流解除则电路进入开关单元饱和导通的励磁状态,若开关单元仍然过流,则重新进入开关单元截止的延时保护过程;若由于开关单元输入端控制电压不足导致开关单元退出饱和进入放大区时,开关单元管压降将会触发开关状态识别及反馈单元输出第四电压通过开关控制单元控制开关单元截止,使开关单元受到保护;在开关单元截止或进入保护状态时,开关单元输出端电位被外部励磁绕组拉低,进而使储能延时单元重新储能,在复位信号到来时,开关单元重新开始导通,储能延时单元内部所储电压与开关单元输出电压正向叠加,实现自泵压使泵压储能单元输出足够的开启电压,使开关单元n管可靠开启并饱和导通输出高电位。

第五方面的一种自泵压n管输出过流保护型b电路发电机电压调节器,如图12所示,为电路结构示意图,包括:开关控制单元包括三极管q1和电阻r1,q1的集电极连接电阻r1的一端并作为开关控制单元的输出端,电阻r1的另一端作为开关控制单元的泵压输入端,三极管q1的基极作为开关控制单元的输入端,三极管q1发射极作为开关控制单元的公共端,

开关单元包括晶体管q2,晶体管q2的漏极作为开关单元的正极端,栅极作为开关单元的输入端,源极作为开关单元的输出端,

泵压储能单元包括二极管d2和电容c1,二极管d2的正极作为泵压储能单元的正极端,二极管d2的负极和电容c1的一端连接作为泵压储能单元的输出端,电容c1的另一端作为泵压储能单元的负极端,

开关状态识别及反馈单元包括三极管q3和电阻r2、r3,三极管q3的发射极作为开关状态识别及反馈单元的正极端,三极管q3的基极和电阻r3一端连接,电阻r3另一端作为开关状态识别及反馈单元的输入端,三极管q3的集电极和电阻r2的一端连接,电阻r2的另一端作为开关状态识别及反馈单元的输出端,

负载电压识别单元包括三极管q4、q5和电阻r4、r5、r6,三极管q5的基极连接电阻r4的一端,电阻r4的另一端作为负载状态识别单元的输入端,三极管q5的发射极作为接地端,三极管q5的集电极通过电阻r5连接三极管q4的基极,三极管q4的发射极通过电阻r6连接电源正极,三极管q4的集电极作为负载电压识别单元的输出端,

储能延时单元包括电阻r7和电容c2,电阻r7一端和电容c2的一端连接作为储能延时单元的输入端,电阻r7的另一端作为储能延时单元的输出端,电容c2的另一端作为储能延时单元的第三端连接电源正极或接地,

复位单元包括三极管q8,三极管q8的基极作为复位单元的输入端,发射极作为复位单元的公共端,集电极作为复位单元的输出端,

续流单元为续流二极管d0,二极管d0正极连接开关单元输出端、负极接地;

数据处理单元的正极端连接电源正极,负极端接地,输入端接收外部数字信号,输出端连接开关控制单元的输入端;

开关控制单元的输出端连接开关单元的输入端,

开关单元正极端连接电源正极,开关单元输出端用于控制励磁绕组的电源正极,

泵压储能单元的正极端连接电源正极,负极端连接开关单元输出端,泵压储能单元的输出端连接开关控制单元的泵压输入端,

开关状态识别及反馈单元的正极端连接电源正极,开关状态识别及反馈单元的输入端连接开关单元的输出端,开关状态识别及反馈单元的输出端连接开关控制单元的输入端,

负载电压识别单元的输入端连接开关单元的输出端,负载电压识别单元的接地端接地,负载电压识别单元的输出端连接储能延时单元的输入端,

储能延时单元的输出端连接复位单元的输入端,

复位单元的公共端接地,复位单元的输出端连接开关控制单元的公共端。

当发电机输出电压低于设定值时,数据处理单元输出第一电压,在开关控制单元的输入端接收第一电压时,开关控制单元输出高电位使开关单元饱和导通,开关单元输出高电位,使励磁绕组得电;当发电机输出电压高于设定值时,数据处理单元输出第二电压,在开关控制单元的输入端接收第二电压时,开关控制单元输出低电位使开关单元截止,开关单元输出低电位,使励磁绕组断开电源,数据处理单元在其输入端接收到的数字信号的控制下,控制通过控制励磁占空比控制发电机输出电压,当数据处理单元在其输入端未接收到的数字信号的控制下,数据处理单元按照默认值控制发电机输出电压。

上述实施例2~6也具有实施例1的特点,解决了现有技术中的技术问题,即:采用nmos功率管驱动高边输出,可以实现更大的励磁电流驱动,具有过流保护功能,因为存在着功率管栅压不足自动泵压功能,所以能够适应单功能低速发电性能提升、填补了国际上“应用n型场效应管作九管机单功能b电路调节器驱动管”的空白,还适应多功能、适应大电流和大功率的要求,适应普通及智能化控制调节器、且电路非常简单、分立器件实施时可以实现高的耐反压性能、成本低、体积小、可靠性高。

上述实施方式仅是对于本发明技术方案的解释和说明,对于依赖于本发明核心思想得到的其他实施例或者将本发明实施例进行拼接、组合所得到另外的异形实施例都落入本发明所要保护的范围,本发明的保护范围依所属权利要求书限定。

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