CN1059215A - 开关式直流稳压调节器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输入交流电源的电压幅度变 化大，而输出直流电压变化很小的开关式直流稳压调 节器。该调节器允许输入交流电压值的浮动幅度可 在额定输出电压的1～3倍范围内变化，而输出直流 电压变化小于±0.3V的大电流输出，较好地满足了 各种发动机的自身照明、蓄电池充电、点火系统、起动 机、仪器仪表等电容性负载用电要求，可广泛应用于 汽车、拖拉机、船舶、铁路、航空、邮电、矿山等行业。

Description

本发明涉及一种可控硅开关型稳压电源的开关式直流稳压调节器。

发动机的最高转速往往是其怠速的数倍，故其带动的交流发电机发出的交流电压的幅度随转速的变化也将有数倍的变化。但有些电器负载需要直流供电，而且要求直流电压的稳定性要好，基本上不受发动机转速变化的影响，以保障电器负载的正常使用和寿命。为此，现有技术中出现了根据调整元件工作状态的不同而分类的线性稳压器和开关稳压器。线性稳压器的调整元件工作在特性曲线的线性区、要耗散较大的功率，因此效率较低，而且要选用大功率调整元件并安装必要的散热器;而开关稳压器的调整元件工作于开关状态，稳压器的效率就能大大提高，可以采用功率较小的调整元件输出较大的功率，被广泛应用于要求输出功率大、直流电压稳定性好的环境中，如中国专利公告的《电子式直流稳压调节器》（CN87217185U），其三相调节器的电路如图1所示，就是为解决发动机带动的交流发电机发出的交流电整流为电压稳定的直流电供给电器负载而设计的，但它输出直流电压变化只能达到±1.5V，仍不能满足一些电器负载对直流电压稳定度的要求。

本发明的目的就在于克服上述的不足之处，而提供一种电路结构简单、成本低、效率高、调试容易，对大电流输出的直流电压稳定性能好，其输入交流电压值的浮动幅度可在额定输出电压的1～3倍范围内变化，而输出直流电压的变化可达±0.3V的开关式直流稳压调节器（以下简称调节器）。

本发明的调节器由大电流回路、控制调整电路的直流电源和控制调整电路组成。

现结合实施例及附图对本发明的电路结构和工作原理作出详细说明：

图1为《电子式直流稳压调节器》三相调节器原理图。

图2为本发明三相调节器原理图。

图3为本发明单相调节器原理图。

图4为本发明另一实施例原理图。

图5为本发明又一实施例原理图。

图6为本发明输出直流电压可调整的实施例原理图。

图7为本发明输出端可不并接电容性负载实施例原理图。

图2中，可控硅T₁、T₂、T₃和二极管D₁、D₂、D₃接成三相半控全波整流桥，它是调节器的大电流回路。这个半控桥的阳极组由可控硅T₁、T₂、T₃的阴极并联于点1，阴极组由二极管D₁、D₂、D₃的阳极并联于点2，点1、2即为调节器的直流电压输出端，点1为正极、点2为负极，A、B、C三点为三相交流电压的输入端。二极管D₁～D₆接成三相不控全波整流桥，不控桥的输出正极为点3、负极为点2，它是调节器控制调整电路的直流电源。调节器的控制调整电路包括可控硅触发电路和标准电压比较器。可控硅触发电路由二极管D₇、D₈、D₉，电阻R₁、R₂、R₃和晶体管BG₁组成，D₇、D₈、D₉的阴极分别与可控硅T₁、T₂、T₃的控制极相连接，D₇、D₈、D₉的阳极并接于点5，BG₁集电极通过限流电阻R₁连接电源正极3，BG₁发射极通过R₃与点5相连接，BG₁基极4通过电阻R₂与点3相连接;标准电压比较器由稳压管D₁₀、晶体管BG₂和电阻R₄组成，D₁₀的阴极与BG₂的集电极并接于点4、D₁₀的阳极与BG₂的基极并接于点6，BG₂的发射极与R₄的一端并接于点2，R₄的另一端接于点6，本标准电压比较器为一精密稳压电路，也可单独作为精密稳压器件使用。

本调节器的输出端1、2要求并接电容性负载，否则将无稳压作用。但图7所示实施例在输出直流电压变化只要求达到±1.5V时可不并接电容性负载。

当调节器1、2两端接上电容性负载，A、B、C三点加上三相交流电源，在各相交流电压大于某一个最小值后，晶体管BG₁由于偏置电阻R₂的存在而导通，导通电流经R₃使可控硅T₁、T₂、T₃中阳极电位最高的那一只导通，根据整流电路理论，任何时刻T₁～T₃只有可能其中的一只导通，这样，调节器1、2端输出直流电压。

由D₁₀、BG₂和R₄组成的标准电压比较器为一高精度固定稳压值的电路。根据电子电路理论可知，1端电位跟随于BG₁的基极4的电位，只有当1端电位低于BG₁基极4电位约2.4V时，T₁、T₂、T₃才能导通;而当1端电位大于或等于BG₁基极4电位时，不管三相输入电压多高，T₁、T₂、T₃均不能导通，这时，直流输出端并接的电容性负载放电、端电压降低，直至端电压低于点4电位2.4V时，T₁、T₂、T₃才再导通，控制调整电路将自动地调整可控硅的导通角，因此1、2端的直流输出电压就能很好地稳定在某一确定的电压值内。

图3所示的单相调节器电路与图2相比较，只是大电流回路由三相半控全波整流桥改为单相半控全波整流桥，调节器控制调整电路的直流电源也由三相不控全波整流桥改为单相不控全波整流桥，这样省去了可控硅T₃和二极管D₃、D₆、D₉元件，其余的电路是一样的。

图2、图3中由D₁₀、BG₂、R₄组成的标准电压比较器也可以仅用稳压管D₁₀，D₁₀的阴极接于点4、阳极接于点2，如图4所示。

图5为本发明又一实施例，与图2比较，只是标准电压比较器改由晶体管BG₂，电阻R₄、R₅和稳压管D₁₁组成，其它电路是一样的BG₂集电极接于点4，BG₂发射极与R₄一端并接于点2，BG₂基极与R₄另一端、D₁₁阳极并接于点6，R₅一端与D₁₁阴极连接，R₃另一端接于点1。

图6为本发明输出直流电压可调整的实施例，与图2不同之处只是标准电压比较器改由晶体管BG₂、电阻R₆、R₇和电位器W₁组成，其它电路是一样的。BG₂集电极与R₇一端并接于点4，BG₂发射极与R₆一端并接于点2，BG₂基极接W₁中间滑动端，R₇、R₆的另一端分别与W₁的二固定端连接。

图7为本发明输出端可不并接电容性负载的实施例，与图2比较，只是标准电压比较器改由晶体管BG₂，稳压管D₁₀、D₁₂，电阻R₄、R₈、R₉和电容器C₁组成，其它电路是一样的。BG₂集电极与D₁₀阴极并接于点4，BG₂发射极、C₁负极与R₄一端并接于点2，BG₂基极、D₁₀阳极、R₄的另一端和R₈的一端并接于点6，R₈另一端、C₁正极与R₉的一端并接于点7，D₁₂的阳极、阴极分别接于R₉另一端和点1。本实施例的输出端1、2连接电容性负载时，输出直流电压的变化小于±0.3V;输出端1、2不并接电容性负载时，输出直流电压平均值的变化也可小于±1.5V。

电路中的电阻R₃可以是一固定阻值的电阻，也可以将其去掉，BG₁发射极直接与点5连接，也可以用一只二极管代替之，二极管阳极与BG₁发射极连接，二极管阴极与点5连接。

本发明由于采用以上设计，允许输入交流电压值的浮动幅度可在额定输出电压的1～3倍范围内变化，而输出直流电压的变化小于±0.3V的大电流输出，较好地满足了各种发动机的自身照明、蓄电池充电、点火系统、起动机、仪器仪表等电容性负载用电要求，可广泛应用于汽车、拖拉机、船舶、铁路、航空、邮电、矿山等行业。

Claims (6)

1、一种开关式直流稳压调节器，它包括大电流回路、控制调整电路直流电源，大电流回路由可控硅T₁、T₂、T₃和二极管D₁、D₂、D₃接成半控全波整流桥，控制调整电路的直流电源由二极管D₁～D₆接成不控全波整流桥，其特征在于有一个由可控硅触发电路和标准电压比较器组成的控制调整电路，可控硅触发电路包括二极管D₇、D₈、D₉，电阻R₁、R₂、R₃和晶体管BG₁，D₇、D₈、D₉的阴极分别与可控硅T₁、T₂、T₃的控制极相连接，D₇、D₈、D₉的阳极并接于点5，BG₁集电极通过电阻R₁连接电源正极3，BG₁发射极通过R₃与点5相连接，BG₁基极4通过电阻R₂与点3相连接；标准电压比较器包括稳压管D₁₀、晶体管BG₂和电阻R₄，D₁₀的阴极与BG₂的集电极并接于点4，D₁₀的阳极与BG₂的基极并接于点6，BG₂的发射极与R₄的一端并接于点2，R₄的另一端接于点6。

2、如权利要求1所述的开关式直流稳压调节器，其特征在于标准电压比较器可以仅用稳压管D₁₀，D₁₀的阴极接于点4，阳极接于点2。

3、如权利要求1所述的开关式直流稳压调节器，其特征在于标准电压比较器也可以由晶体管BG₂，电阻R₄、R₅和稳压管D₁₁组成，BG₂集电极接于点4，BG₂发射极与 一端并接于点2，BG₂基极与R₄另一端、D₁₁阳极并接于点6，R₅一端与D₁₁阴极连接，R₅另一端接于点1。

4、如权利要求1所述的开关式直流稳压调节器，其特征在于标准电压比较器又可以由晶体管BG₂，电阻R₆、R₇和电位器W₁组成，BG₂集电极与R₇一端并接于点4，BG₂发射极与R₆一端并接于点2，BG₂基极接W₁中间滑动端，R₇、R₆的另一端分别与W₁的二固定端连接。

5、如权利要求1所述的开关式直流稳压调节器，其特征在于标准电压比较器也可以由晶体管BG₂，稳压管D₁₀、D₁₂，电阻R₄、R₈、R₉和电容器C₁组成，BG₂集电极与D₁₀阴极并接于点4，BG₂发射极、C₁负极与R₄一端并接于点2，BG₂基极、D₁₀阳极、R₄的另一端和R₈的一端并接于点6，R₈另一端、C₁正极与R₉的一端并接于点7，D₁₂的阳极、阴极分别接于R₉的另一端和点1。

6、如权利要求1或2或3或4或5的开关式直流稳压调节器，其特征在于电阻R₃也可以去掉，BG₁发射极直接与点5连接，或用一只二极管代替之，二极管阳极与BG₁发射极连接，二极管阴极与点5连接。

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