專利名稱：摩托車用整流調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種摩托車用整流調(diào)壓器。
背景技術(shù)：
目前，摩托車用短路式整流調(diào)壓器一般由整流電路、輸出電壓采樣電路與可控硅觸發(fā)電路三部分組成。輸出電壓采樣電路與可控硅觸發(fā)電路均采用分立元件構(gòu)成，整流電路采用整流二極管與可控硅組成，以三相整流調(diào)壓器為例，整流電路由三只正向整流二極管、三只負(fù)向整流二極管與三只可控硅組成。這種整流調(diào)壓器主要存在發(fā)熱大，體積大，帶載性能差的弊端，因此這種整流調(diào)壓器受限只用于小功率場(chǎng)合。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述缺陷，本實(shí)用新型提供了一種摩托車用整流調(diào)壓器，該整流調(diào)壓器不僅降低了整流電路功率元件的功耗；而且可通過(guò)單片機(jī)算法提高產(chǎn)品的轉(zhuǎn)速特性與帶載性能。本實(shí)用新型為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種摩托車用整流調(diào)壓器，其包括整流電路、相電壓信號(hào)采集電路、輸出電壓采樣電路、單片機(jī)控制電路、自供電電路和功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路；其中所述整流電路的輸入端與摩托車交流發(fā)電機(jī)的輸出端相接，所述整流電路的輸出端分別與所述自供電電路和輸出電壓采樣電路相接；所述相電壓采集電路的輸入端與所述整流電路的輸入端相接，所述相電壓采集電路的輸出端與所述單片機(jī)控制電路的I/ 0端相接；所述功率管驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路分別與所述整流電路和所述單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的 I/O端相接；所述輸出電壓采樣電路與所述單片機(jī)控制電路的I/O端相接；所述相電壓采集電路采集所述整流電路的輸入電壓信號(hào)并傳送于所述單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)控制電路控制所述功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。所述整流電路的每相分別由二極管和功率開關(guān)管串接組成，且所述二極管的陽(yáng)極與交流輸入端相接。所述二極管為肖特基二極管或其它低壓降的二極管。所述功率開關(guān)管為MOS管和IGBT管之一。所述單片機(jī)控制電路由單片機(jī)及其控制電路組成。所述相電壓信號(hào)采集電路的每相分別由兩串聯(lián)的電阻和二極管及電容組成，且所述二極管的陰極接正電源，其陽(yáng)極連接于兩電阻之間；所述電容一端連接于所述兩電阻之間，其另一端接地。所述輸出電壓采樣電路包括第二電阻、第十三電阻、第九電阻、第九電容和第十一穩(wěn)壓二極管，所述第二電阻和第十三電阻串接，所述第九電容和第十一穩(wěn)壓二極管分別并接于所述第十三電阻兩端；所述第九電阻的一端電連接于所述第二電阻和第十三電阻之間，另一端與所述單片機(jī)控制電路的I/O端相接。[0013]所述整流電路的正負(fù)輸出端并接一電容，該電容可在蓄電池開路條件下平滑輸出電壓并對(duì)自供電電路供電。所述功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路包括功率管驅(qū)動(dòng)電路和功率管保護(hù)電路，所述功率管驅(qū)動(dòng)電路的每相分別包括VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)、VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)、快速充放電驅(qū)動(dòng)電路，所述VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)由相互并接的電阻、電容和穩(wěn)壓二極管組成；所述VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)由一電阻和電容串接組成；所述快速充放電驅(qū)動(dòng)電路是由一電阻和三個(gè)三極管組成的推挽式驅(qū)動(dòng)電路；所述功率管保護(hù)電路的每相包括采樣電阻、第十電阻、第十電容、第十一電阻、第十二電阻和第一三極管，所述采樣電阻一端與所述VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)的電阻遠(yuǎn)離電容的一端相接，另一端接地；所述第一三極管的發(fā)射極接地，基極接第十二電阻一端，集電極接第十一電阻和第十二電阻的一端；所述第十電容接于所述第一三極管的基極和發(fā)射極之間； 所述第十二電阻的另一端接采樣電阻一端。所述自供電電路由第四二極管、第五二極管、第六二極管、第七二極管、第一電阻、 第一電容、第二電容、第三電容、第五電容、第六電容、第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器組成；所述第五、六、七二極管的陽(yáng)極分別與所述交流輸出相接，其陰極均電連接于所述第一電阻一端；所述第一電阻另一端依次串接第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器；所述第四二極管陰極電連接于所述第一電阻一端，其陽(yáng)極電連接于所述整流電路的輸出端；所述第一電容一端接于所述第一電阻和第一穩(wěn)壓器之間，另一端接地；所述第二電容與第五電容并聯(lián)，一端接于所述第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器之間，另一端接地；所述第三電容與第六電容并聯(lián)，一端接于所述第二穩(wěn)壓器輸出端，另一端接地。本實(shí)用新型的有益效果是①整流調(diào)壓器由整流電路、相電壓信號(hào)采集電路、輸出電壓采樣電路、單片機(jī)控制電路、自供電電路、功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路六部分組成。②整流電路采用功率二極管與功率開關(guān)管組成，功率二極管可以是肖特基二極管或其它低壓降的二極管，功率開關(guān)管可以是MOS管或IGBT管。(以下說(shuō)明功率二極管按肖特基二極管，功率開關(guān)管按MOS管進(jìn)行描述)以三相整流調(diào)壓器為例，整流電路由三只肖特基二極管與三只MOS管組成，比傳統(tǒng)的整流調(diào)壓器少了三個(gè)功率元件。整流二極管的導(dǎo)通壓降約1. 2V020A，肖特基二極管的導(dǎo)通壓降約0. 8V@20A，M0S管的導(dǎo)通壓降約0. 2V020A(導(dǎo)通電阻ΙΟπιΩ)。由此可見，這種整流調(diào)壓器可以大大降低整流部分功率元件的功耗，從而提高產(chǎn)品的可靠性。③為進(jìn)一步降低MOS管的損耗，通過(guò)單片機(jī)對(duì)整流調(diào)壓器的交流輸入電壓進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)來(lái)控制MOS管過(guò)零開關(guān)。若單片機(jī)檢測(cè)到整流調(diào)壓器的輸出電壓達(dá)到設(shè)置電壓時(shí)， 單片機(jī)將在整流調(diào)壓器的交流輸入電壓過(guò)零時(shí)刻打開輸入端對(duì)應(yīng)的MOS管。若單片機(jī)檢測(cè)到整流調(diào)壓器的交流輸入電壓在負(fù)半波時(shí)，單片機(jī)將打開輸入端對(duì)應(yīng)的MOS管，整個(gè)負(fù)半波通過(guò)MOS管回流，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)關(guān)斷MOS管為正半波做準(zhǔn)備。④輸出電壓采樣與MOS管的邏輯開關(guān)由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。這樣，既能對(duì)整流調(diào)壓器的輸出電壓、MOS管進(jìn)行智能控制，又有效的簡(jiǎn)化了電路。⑤獨(dú)特的自供電模式，整流調(diào)壓器的交流輸入與蓄電池組成雙重供電，避免輸出電壓的波動(dòng)影響內(nèi)部供電，從而保證驅(qū)動(dòng)電源與單片機(jī)供電的穩(wěn)定。⑥具有多重保護(hù)的快速充放電MOS管驅(qū)動(dòng)電路，包括VDS尖峰吸收電路、VGS柵極尖峰吸收電路、過(guò)流保護(hù)電路。通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行過(guò)流的檢測(cè)及處理，即能防止整流調(diào)壓器輸出端誤接入輸入端而使MOS管過(guò)電流失效，又能防止功率大于整流調(diào)壓器容量的交流發(fā)電機(jī)接入整流調(diào)壓器而使MOS管過(guò)電流失效。⑦通過(guò)單片機(jī)邏輯控制算法提高整流調(diào)壓器的轉(zhuǎn)速特性與帶載能力。當(dāng)整流調(diào)壓器的輸入電壓大于過(guò)零檢測(cè)設(shè)定電壓時(shí)，單片機(jī)將忽略整流輸出電壓的狀態(tài)，整流調(diào)壓器的交流輸入電壓的整個(gè)正半波通過(guò)二極管對(duì)蓄電池充電。

圖1為本實(shí)用新型電路原理圖；圖2為本實(shí)用新型所述相電壓信號(hào)采集電路圖；圖3為本實(shí)用新型所述輸出電壓采樣電路圖；圖4為本實(shí)用新型所述自供電電路圖；圖5為本實(shí)用新型所述一相功率管驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路的電路圖。
具體實(shí)施方式
一種摩托車用整流調(diào)壓器，如圖1所示，其包括整流電路1、相電壓信號(hào)采集電路 2、輸出電壓采樣電路3、單片機(jī)控制電路4、自供電電路5和功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路6 ；其中整流電路的輸入端與摩托車交流發(fā)電機(jī)10的輸出端相接，整流電路的輸出端分別與所述自供電電路和輸出電壓采樣電路相接；相電壓采集電路的輸入端與整流電路的輸入端相接，相電壓采集電路的輸出端與單片機(jī)控制電路的I/O端相接；功率管驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路分別與整流電路和所述單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的I/O端相接；輸出電壓采樣電路與單片機(jī)控制電路的I/O端相接；相電壓采集電路采集整流電路的輸入電壓信號(hào)并傳送于單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路控制功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。上述整流電路的每相分別由二極管和功率開關(guān)管串接組成，且二極管的陽(yáng)極與交流輸入端相接。該電路可適用于單相和三相系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際需要選擇。上述二極管為肖特基二極管或其它低壓降的二極管。上述功率開關(guān)管為MOS管或IGBT管。上述單片機(jī)控制電路由單片機(jī)及其控制電路組成。如圖2所示，上述相電壓信號(hào)采集電路的每相分別由兩串聯(lián)的電阻和二極管及電容組成，且所述二極管的陰極接正電源VCC，其陽(yáng)極連接于兩電阻之間；所述電容一端連接于所述兩電阻之間，其另一端接地。如圖3所示，所述輸出電壓采樣電路包括第二電阻R2、第十三電阻R13、第九電阻 R9、第九電容C9和第十一穩(wěn)壓二極管D11，所述第二電阻和第十三電阻串接，所述第九電容和第十一穩(wěn)壓二極管分別并接于所述第十三電阻兩端；所述第九電阻的一端電連接于所述第二電阻和第十三電阻之間，另一端與所述單片機(jī)控制電路的I/O端相接。輸出電壓經(jīng)第二電阻R2和第十三電阻R13分壓、第九電容C9濾波后進(jìn)入單片機(jī)控制電路的模擬口進(jìn)行 AD采樣，第十一穩(wěn)壓二極管Dll可防止過(guò)電壓引起單片機(jī)端口的自鎖效應(yīng)。如圖1所示，所述的摩托車用整流調(diào)壓器，整流電路的正負(fù)輸出端并接一電容12， 該電容可在蓄電池11開路條件下平滑輸出電壓并對(duì)自供電電路供電。[0038]如圖5所示，上述功率管驅(qū)動(dòng)電路的每相分別包括VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)7、VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)8、快速充放電驅(qū)動(dòng)電路9和采樣電阻RS，所述VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)由相互并接的電阻、電容和穩(wěn)壓二極管組成；所述VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)由一電阻和電容串接組成；所述快速充放電驅(qū)動(dòng)電路是由一電阻和三個(gè)三極管組成的推挽式驅(qū)動(dòng)電路。所述功率管保護(hù)電路包括采樣電阻RS、第十電阻R10、第十電容C10、第i^一電阻R11、第十二電阻R12和第一三極管 Q1。該VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)可有效的防止柵極過(guò)電壓而引起的功率管的失效，VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)可有效的消除相輸入異常過(guò)電壓，防止漏、源極過(guò)電壓而擊穿功率管驅(qū)動(dòng)，當(dāng)電流通過(guò)采樣電阻RS時(shí)，電阻上的電壓信號(hào)通過(guò)電阻R12、電容ClO濾波，當(dāng)濾波的電壓信號(hào)大于Ql 導(dǎo)通電壓后Ql導(dǎo)通，INT端電壓由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑蓡纹瑱C(jī)快速響應(yīng)電平變化關(guān)斷 MOS 管。上述功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路還具有以下特點(diǎn)①快速充放電當(dāng)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的I/O端輸出低電平時(shí)，Q5關(guān)斷，Q4導(dǎo)通為MOS管提供快速充電通道，充電時(shí)間主要取決于R14、柵極電容(內(nèi)部等效電容與外接電容C15)的乘積。當(dāng)單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的I/O端輸出高電平時(shí)，Q5導(dǎo)通，Q4關(guān)斷，由于MOS管柵極等效電容與外接電容C15的存在，柵極電壓不能快速下降，此時(shí)Q12的VBE大于0. 7V而使 Q12導(dǎo)通為MOS管提供快速放電通道，放電時(shí)間同樣主要取決于R14、柵極電容(內(nèi)部等效電容與外接電容C15)的乘積。②無(wú)驅(qū)動(dòng)信號(hào)也能關(guān)斷MOS管。當(dāng)交流發(fā)電機(jī)在極低速運(yùn)轉(zhuǎn)，蓄電池開路時(shí)，內(nèi)部供電不穩(wěn)，單片機(jī)處于復(fù)位狀態(tài)，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的I/O端口為高阻無(wú)有效電平輸出， 此時(shí)由于上拉電阻R22的存在而使MOS管關(guān)斷，避免三路MOS管全部導(dǎo)通造成發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低而引起摩托車啟動(dòng)困難。如圖4所示，上述自供電電路由第四二極管D4、第五二極管D5、第六二極管D6、第七二極管D7、第一電阻R1、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第五電容C5、第六電容 C6、第一穩(wěn)壓器Ul和第二穩(wěn)壓器U2組成；第五、六、七二極管的陽(yáng)極分別與所述交流輸出相接，其陰極均電連接于所述第一電阻一端；第一電阻另一端依次串接第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器；第四二極管陰極電連接于所述第一電阻一端，其陽(yáng)極電連接于整流電路的輸出端 VOUT ；第一電容一端接于第一電阻和第一穩(wěn)壓器之間，另一端接地；所述第二電容與第五電容并聯(lián)，一端接于所述第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器之間，另一端接地；所述第三電容與第六電容并聯(lián)，一端接于所述第二穩(wěn)壓器輸出端，另一端接地。整流輸出電壓經(jīng)電阻Rl限流、電容Cl儲(chǔ)能后分別經(jīng)第一穩(wěn)壓器Ul和第二穩(wěn)壓器U2提供給所述單片機(jī)控制電路。由于二極管D4的隔離使得輸出電壓的波動(dòng)不會(huì)影響其內(nèi)部供電。
權(quán)利要求1.一種摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于其包括整流電路(1)、相電壓信號(hào)采集電路 O)、輸出電壓采樣電路(3)、單片機(jī)控制電路G)、自供電電路(5)和功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路(6)；其中所述整流電路的輸入端與摩托車交流發(fā)電機(jī)(10)的輸出端相接，所述整流電路的輸出端分別與所述自供電電路和輸出電壓采樣電路相接；所述相電壓采集電路的輸入端與所述整流電路的輸入端相接，所述相電壓采集電路的輸出端與所述單片機(jī)控制電路的I/ 0端相接；所述功率管驅(qū)動(dòng)和保護(hù)電路分別與所述整流電路和所述單片機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的 I/O端相接；所述輸出電壓采樣電路與所述單片機(jī)控制電路的I/O端相接；所述相電壓采集電路采集所述整流電路的輸入電壓信號(hào)并傳送于所述單片機(jī)控制電路，所述單片機(jī)控制電路控制所述功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述整流電路的每相分別由二極管和功率開關(guān)管串接組成，且所述二極管的陽(yáng)極與交流輸入端相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述二極管為肖特基二極管或其它低壓降的二極管。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述功率開關(guān)管為MOS 管和IGBT管之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述單片機(jī)控制電路由單片機(jī)及其控制電路組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述相電壓信號(hào)采集電路的每相分別由兩串聯(lián)的電阻和二極管及電容組成，且所述二極管的陰極接正電源，其陽(yáng)極連接于兩電阻之間；所述電容一端連接于所述兩電阻之間，其另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述輸出電壓采樣電路包括第二電阻、第十三電阻、第九電阻、第九電容和第十一穩(wěn)壓二極管，所述第二電阻和第十三電阻串接，所述第九電容和第十一穩(wěn)壓二極管分別并接于所述第十三電阻兩端；所述第九電阻的一端電連接于所述第二電阻和第十三電阻之間，另一端與所述單片機(jī)控制電路的I/O端相接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述整流電路的正負(fù)輸出端并接一電容(12)，該電容可在蓄電池(11)開路條件下平滑輸出電壓并對(duì)自供電電路{共 ο
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路包括功率管驅(qū)動(dòng)電路和功率管保護(hù)電路，所述功率管驅(qū)動(dòng)電路的每相分別包括VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)(7)、VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)(8)、快速充放電驅(qū)動(dòng)電路(9)，所述VGS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)由相互并接的電阻、電容和穩(wěn)壓二極管組成；所述VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)由一電阻和電容串接組成；所述快速充放電驅(qū)動(dòng)電路是由一電阻和三個(gè)三極管組成的推挽式驅(qū)動(dòng)電路；所述功率管保護(hù)電路的每相包括采樣電阻、第十電阻、第十電容、第十一電阻、第十二電阻和第一三極管，所述采樣電阻一端與所述VDS尖峰吸收網(wǎng)絡(luò)的電阻遠(yuǎn)離電容的一端相接，另一端接地；所述第一三極管的發(fā)射極接地，基極接第十二電阻一端，集電極接第十一電阻和第十二電阻的一端；所述第十電容接于所述第一三極管的基極和發(fā)射極之間；所述第十二電阻的另一端接采樣電阻一端。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摩托車用整流調(diào)壓器，其特征在于所述自供電電路由第四二極管、第五二極管、第六二極管、第七二極管、第一電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第五電容、第六電容、第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器組成；所述第五、六、七二極管的陽(yáng)極分別與所述交流輸出相接，其陰極均電連接于所述第一電阻一端；所述第一電阻另一端依次串接第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器；所述第四二極管陰極電連接于所述第一電阻一端，其陽(yáng)極電連接于所述整流電路的輸出端；所述第一電容一端接于所述第一電阻和第一穩(wěn)壓器之間，另一端接地；所述第二電容與第五電容并聯(lián)，一端接于所述第一穩(wěn)壓器和第二穩(wěn)壓器之間，另一端接地；所述第三電容與第六電容并聯(lián)，一端接于所述第二穩(wěn)壓器輸出端，另一端接地。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種摩托車用整流調(diào)壓器，包括整流電路、相電壓信號(hào)采集電路、輸出電壓采樣電路、單片機(jī)控制電路、自供電電路、功率管驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路六部分。該整流調(diào)壓器通過(guò)單片機(jī)對(duì)整流調(diào)壓器的輸出電壓進(jìn)行采集判斷，再通過(guò)單片機(jī)的過(guò)零檢測(cè)功能在整流調(diào)壓器的交流輸入電壓過(guò)零時(shí)控制功率管開關(guān)，降低了整流電路功率元件的功耗；另外，其還可以通過(guò)單片機(jī)算法提高產(chǎn)品的轉(zhuǎn)速特性與帶載性能。
文檔編號(hào)H02M7/217GK202103592SQ20112020787
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者王建 申請(qǐng)人:昆山鞏誠(chéng)電器有限公司