CN101656501A - 马达启动电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种马达的启动电路，尤其是用于农用机动车利用马达发动发动机的马达的启动电路。本发明在电瓶输出的接线点最近的位置连接升压电路，将电瓶电源升压后再通过导线传输传送到降压电路，由降压电路供给马达正常工作所需的工作电压和电流。并可在电瓶至马达之间的任意主电流通路上增设马达启动保护电路，以保护马达不能正常启动时切断电瓶给马达供电的通路。此装置结构简单、性能稳定、使用方便安全、便于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种马达的启动电路，尤其是用于农用机动车利用马达发动发动机的马达的启动电路。
背景技术
目前，现有技术中，农用机动车利用马达发动发动机基本都是由电瓶直接给马达供电，这种法方特别是在冬季的时候启动车辆特别困难，也有在马达的位置加装升压或增大电流的装置，但因马达的工作电流特别大，所以相应的在电瓶到马达之间的电线上的电压和电流损失也特别大，最后导致马达的工作电能不够，使马达不能正常转动，此时若持续给马达供电，在马达不能正常运转的情况下，通过马达线圈的大电流将会烧毁马达，造成不必要的损失
发明内容
本发明的目的是提供一种马达启动的辅助电路，降低在供电线路上的电损耗，并产生出马达正常工作所需的工作电压和电流。
为达到上述目的，本发明在电瓶输出的接线点最近的位置连接升压电路，将电瓶电源升压后再通过导线传输传送到降压电路，由降压电路供给马达正常工作所需的工作电压和电流。并可在电瓶至马达之间的任意主电流通路上增设马达启动保护电路，以保护马达不能正常启动时切断电瓶给马达供电的通路。
下面结合附图和具体实施方式对实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
图1是本发明的马达启动电路的实施方案的方框图。
图2是本发明的马达启动电路增设马达启动保护电路原理图的其中一种实施方案的方框图。
图3是本发明的马达启动电路的其中一种实施方案的电路原理图。
图4是本发明的马达启动电路的利用继电器连接的开关变压电路原理图。
图5是本发明的马达启动电路的利用继电器做开关电路连接变压器变压的电路原理图。
图6是本发明的马达启动电路的变压电路的第一种电路原理图。
图6(a)是电路原理图 6(b)是电路工作的波形图。
图7是本发明的马达启动电路的变压电路的第二种电路原理图。
图8是本发明的马达启动电路的变压电路的第三种电路原理图。
图9是本发明的马达启动电路的变压电路的第四种电路原理图。
图10是本发明的马达启动电路的变压电路的第五种电路原理图。
图11是本发明的马达启动电路的变压电路的第六种电路原理图。
图12是本发明的马达启动电路的倍压整流电路原理图。
图13是本发明的马达启动电路的变压电路的第七种电路原理图。
图14是本发明的马达启动电路的变压电路的第八种电路原理图。
图15是本发明的马达启动电路的变压电路的第九种电路原理图。
图16是本发明的马达启动电路的变压电路的第十种电路原理图。
图17是本发明的马达启动电路的变压电路的第十一种电路原理图。
实施方案
机动车上安装的有电瓶和马达，如图1或图2所示在离电瓶输出的接线点最近的位置连接升压电路，将电瓶电源升压后再通过导线传输传送到降压电路，由降压电路供给马达正常工作所需的工作电压和电流。如图2所示并可在电瓶至升压电路之间增设马达启动保护电路15，以保护马达不能正常启动时切断电瓶至升压电路的电通路，保护启动马达不会烧毁。
如图2所示也可在电瓶至马达之间的任意主电流通路上增设马达启动保护电路15，如还可以把图2所示的马达启动保护电路15中的取样电路1或继电器J2的触点J2-1设置在升压电路里、升压电路和降压电路之间、降压电路里或设置在降压电路和马达之间。
如2所示的马达启动保护电路15的工作原理和过程是，马达能正常工作时，在起动的瞬间，将会在取样电路1上产生一个由高到低变化的电压控制信号，此信号分两路，分别传输给整流电路2和整流电路3(整流电路可以选用一只低压降的整流二极管)，整流电路2输出端并联一只电容4，电容4在此处有两个作用，其一为控制信号的滤波电容，其二是和电阻6组成一个RC延时电路；在电阻6和比较电路的晶体管11基极之间的节点到地之间还跨接了负载电阻8；整流电路3输出端分别并联有一只滤波电容5和一只负载电阻7，晶体管11的发射极也接滤波电容5的正极。
如图2所示，比较电路的晶体管11可选用一只NPN型晶体管，其具有基极、发射极和集电极，其基极接收来自延时电路的控制信号，发射极接收来自整流电路3直接传输过来的控制信号，且通过负载电阻7接电源V+的负极(电源V+的负极和取样电路1拾取的控制信号的负极为同一个接地端，取样电路1和电阻7、电容4及电容5负极端为同一个接地端)，其集电极通过J1继电器的线圈由J2继电器的J2-2常开触点连接电源V+。
由图2所示可知，电源V+连接电阻10再接电容14的正端，电容14的负端接晶体管13的基极，当给该电路接通电源V+时，在电容14充电过程中晶体管13可以导通，电源V+通过电阻12给晶体管13集电极供电，晶体管13的发射极通过J2继电器的线圈接地，则J2继电器的线圈有电流流过，则J2继电器的常开触点J2-1吸合接通马达的供电电路。此时若马达能正常起动，在起动的瞬间则取样电路1将获得一个从高到低变化的电压控制信号，则整流电路2和整流电路3都将输出一个从高到低变化的电压控制信号。由于整流电路2输出的控制信号是经过延时电路传输到晶体管11的基极，而整流电路3输出的控制信号是没有延时直接传输到晶体管11的发射极，因此在控制信号的电压下降过程中晶体管11基极的电压将高于其发射极的电压，晶体管11则导通，晶体管11集电极的J1继电器线圈有电流流过，其J1继电器的两个常开触点J1-1、J1-2、将吸合，此时触点J1-1将直接把J1继电器线圈的负端接地，触点J1-2将J2继电器线圈正端直接通电源V+，给其J2继电器线圈持续供电，J2继电器的常开触点J2-1将持续闭合，给马达持续供电。反之，若马达17不能正常起动，则取样电路1上获取的控制信号电压值将没有变化，则整流电路2和整流电路3输出的控制信号电压值没有变化，则晶体管11将保持截止，则J1继电器的两个触点J1-1、J1-2将保持分开状态，当电容14充满电荷后，J2继电器的常开触点J2-1将分离、断开马达的供电电路。
如3所示的马达启动电路是由图4所述的开关电路和图16所述的开关电路构成的，它的工作原理和过程是，在离电瓶输出的接线点最近的位置连接升压电路16，将电瓶电源升压后再通过导线传输传送到降压电路，该降压电路是储能整流电路17连接由振荡器18推动的继电器J形成的开关电路输出电能，振荡器18还连接了稳压电路19以稳定马达正常工作所需的电压和电流。如图3和图4所述的升压电路16是由继电器J的线圈Ja和它的常闭触点Jb串联后接入电瓶电源的正负极之间的，当接通电源后常闭触点Jb就断开，线圈Ja就被从电瓶电源中断开，此时常闭触点Jb将闭合，而后线圈Ja又被接通电瓶电源，常闭触点Jb将不停的重复闭合断开的动作；又因线圈Ja和整流电路、C1依次串联接入电瓶电源中，线圈Ja也就充当了储能电感的作用，由于触点Jb将不停的重复闭合断开的动作在电容C1的两端将得到一个升高的电压输出，电容C1的两端的电压高低取决于触点Jb闭合断开动作的频率快慢，触点Jb闭合断开动作的频率又取决于触点Jb的触点间隙大小和线圈Ja提供的磁场力的大小等，因此可以通过制作和调整继电器J的各项技术参数来确定电容C1的两端输出的电压高低。电瓶电源电压升压后通过导线传输到如图3和图16所述的降压电路后，由C2、VT1、VT2构成的振荡器18起振并驱动降压电路的继电器J的触点Jb不停的做闭合断开的动作；触点Jb的闭合断开频率受振荡器18的振荡频率控制；振荡器18的振荡频率受由VD1、VT3、VD3、R2构成的稳压电路19控制；储能电感L、触点Jb、整流二极管VD2、滤波电容C3依次窜连后跨接在升压后的电源正负极之间；在Jb不停的做闭合断开的动作时，电源电压经过储能电感L、触点Jb、整流二极管VD2间歇的给滤波电容C3充电，滤波电容C3两极作为电源输出端供给马达正常工作所需的稳定的工作电压和电流。
如图4所示是一种利用继电器的线圈与其相应的触点通过导线连接并连接电源后形成开关电路，在其后级连接整流电路和滤波储能电容构成的升压电路、产生新的工作电压输出。电路的原理和工作过程是，继电器的线圈Ja和其常闭触点Jb串联后跨接于电源正负之间；整流电路和电容串联后并联在触点Jb两端；线圈Ja也充当了储能电感，当触点Jb不断的闭合断开时，线圈Ja的储能叠加上电源电压经整流电路整流后给电容提供高于电源电压的新的充电电压。
如图5所示是一种利用继电器的线圈与其相应的常闭触点以及变压器的初级线圈依次串联后跨接于电源正负之间，在其变压器的次级线圈产生新的工作电压输出。电路的原理和工作过程是，接通电源后常闭触点Jb断开线圈Ja将失去电流，常闭触点Jb恢复闭合状态，则线圈Ja再次接通电源，常闭触点Jb便重复的做闭合断开的动作；变压器得到交变电压和电流便在其次级线圈产生新的工作电压输出。
如图6所示，IC提供震荡信号(可以是连续的脉冲信号、也可以是正弦波信号)控制晶体管Q的导通截至，即储能电感L得到的是间歇电能，电感L的自身的储能经二极管D整流后叠加电源电压给滤波电容C提供高于电源电压的充电电能，并联于电容C的负载RL将得到高于电源电压的工作电能。
如图7所示，IC提供震荡信号(可以是连续的脉冲信号、也可以是正弦波信号)控制晶体管Q的导通截至，当晶体管Q导通时储能电感L得到一个更大的电流通过，待晶体管Q截至后储能电感L便将在晶体管Q导通时储能的电能叠加上电源电压经二极管整流给电容C提供高于电源电压的充电电能，并联于电容C的负载RL将得到高于电源电压的工作电能。
如图8、图9所示，是DC\AC转换电路，工作状态稳定输出功率大，输入电压和输出电压的关系式是Vo＝VIN×(N2/N1)×(t(on)/T)；如图8、图9所示的电路既可在升压电路中使用也可以在降压电路里使用。其开关管的驱动信号可以由如图10、图13、图14或图17等所示的电路的振荡电路及其他合适的振荡电路来驱动。本发明的开关电路最好采用高频的方波工作，既可提高转换效率减小电路损耗，也可减小变压器的体积。
如图10所示，是一款大功率高效逆变模块电路主要作为升压电路使用，但也可改变输出变压器线圈匝数比和满足3524集成电路的工作电压的情况下作为降压电路使用。
如图11所示，是一款逆变器电路，主要作为升压电路使用，但也可改变输出变压器线圈匝数比的情况下作为降压电路使用。
如图12所示，是一款倍压整流电路，可以将其接入图5、图8、图9、图10、图11、图13或图17的输出端再次提高输出电压。也可把图4、、图7、图14或图15末级的二极管和电容去掉后接如图12所示的倍压整流电路再次提高输出电压。
如图13所示，也是一款逆变器电源电路，主要作为升压电路使用，但也可改变输出变压器线圈匝数比的情况下作为降压电路使用。
如图14所示，是一款直流升压电路，可以把电瓶输出的低压直流电压直接转换成所需的升高的直流电压(输出电压的高低由稳压二极管VD3稳定)，在它的后级可以直接连接一个开关电路(如将图5、图8、图9、图10、图11、图13、图16或图17所述的任何一款电路连接成降压开关电路。)再将其升高的直流电压转换为马达正常工作所需的稳定的工作电压和电流。
如图15所示的电路工作过程和图14所示的电路工作过程相同，但将继电器的线圈Ja接入了VT2的输出电路，由继电器的触点Jb将储能电感的输出端接地，这样可以降低晶体管的成本、还提高了电路的输出功率。在它的后级可以直接连接一个开关电路(如将图5、图8、图9、图10、图11、图13、图16或图17所述的任何一款电路连接成降压开关电路。)再将其升高的直流电压转换为马达正常工作所需的稳定的工作电压和电流。
如图16所示是一款降压开关电路，和图3所述的降压电路的工作原理和过程相同，是给马达提供正常工作所需的稳定的工作电压和电流的，在它的前级可连接如图4、图6、图7、图9、图13、图14或图15所述的任意一款升压电路；也可在如图16所示的降压开关电路输入端连接整流滤波电路后在连接如图5、图8、图10、图11或图17所述的任意一款升压电路。
如图16所示是一款大功率稳压逆变器电路，利用TL494组成的大功率稳压逆变器电路。它激式变换部分采用TL494，VT1、VT2、VD3、VD4构成灌电流驱动电路，驱动两路各两只60V/30A的MOS FET开关管。如需提高输出功率，每路可采用3～4只开关管并联应用，电路不变。TL494在该逆变器中的应用方法如下：
第1、2脚构成稳压取样、误差放大系统，正相输入端1脚输入逆变器次级取样绕组整流输出的15V直流电压，经R1、R2分压，使第1脚在逆变器正常工作时有近4.7～5.6V取样电压。反相输入端2脚输入5V基准电压(由14脚输出)。当输出电压降低时，1脚电压降低，误差放大器输出低电平，通过PWM电路使输出电压升高。正常时1脚电压值为5.4V，2脚电压值为5V，3脚电压值为0.06V。此时输出AC电压为235V(方波电压)。第4脚外接R6、R4、C2设定死区时间。正常电压值为0.01V。第5、6脚外接CT、RT设定振荡器三角波频率为100Hz。正常时5脚电压值为1.75V，6脚电压值为3.73V。第7脚为共地。第8、11脚为内部驱动输出三极管集电极，第12脚为TL494前级供电端，此三端通过开关S控制TL494的启动/停止，作为逆变器的控制开关。当S1关断时，TL494无输出脉冲，因此开关管VT4～VT6无任何电流。S1接通时，此三脚电压值为蓄电池的正极电压。第9、10脚为内部驱动级三极管发射极，输出两路时序不同的正脉冲。正常时电压值为1.8V。第13、14、15脚其中14脚输出5V基准电压，使13脚有5V高电平，控制门电路，触发器输出两路驱动脉冲，用于推挽开关电路。第15脚外接5V电压，构成误差放大器反相输入基准电压，以使同相输入端16脚构成高电平保护输入端。此接法中，当第16脚输入大于5V的高电平时，可通过稳压作用降低输出电压，或关断驱动脉冲而实现保护。在它激逆变器中输出超压的可能性几乎没有，故该电路中第16脚未用，由电阻R8接地。如该逆变器采用容量为400VA的工频变压器，铁芯采用45×60mm2的硅钢片。初级绕组采用直径1.2mm的漆包线，两根并绕2×20匝。次级取样绕组采用0.41mm漆包线绕36匝，中心抽头。次级绕组按230V计算，采用0.8mm漆包线绕400匝。开关管VT4～VT6可用60V/30A任何型号的N沟道MOS FET管代替。VD7可用1N400X系列普通二极管。该电路几乎不经调试即可正常工作。当C9正极端电压为12V时，R1可在3.6～4.7kΩ之间选择，或用10kΩ电位器调整，使输出电压为额定值。如将此逆变器输出功率增大为近600W，为了避免初级电流过大，增大电阻性损耗，宜将蓄电池改用24V，开关管可选用VDS为100V的大电流MOS FET管。需注意的是，宁可选用多管并联，而不选用单只IDS大于50A的开关管，其原因是：一则价格较高，二则驱动太困难。建议选用100V/32A的2SK564，或选用三只2SK906并联应用。同时，变压器铁芯截面需达到50cm2，按普通电源变压器计算方式算出匝数和线径，或者采用废UPS 600中变压器代用。三端通过开关S可作为马达启动开关使用。开关管VT4～VT6也可以选用合适的继电器代替。
如图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图13、图14、图15或图17所述的任何一款电路都可作为升压电路使用。
如图5、图8、图9、图10、图11、图13、图16或图17所述的任何一款电路都可作为降压电路使用。
例如图4、图6、图7、图14或图15所述的电路可作为升压开关电路，在它的输出端可连接如图5、图8、图9、图10、图11、图13、图16或图17所述的任何一款降压的电路。
例如可在如图5、图8或图9所述的开关升压电路，以及图10、图11、图13或图17所述的逆变电升压路的变压器次级输出端直接连接降压变压器降压，降压后的电压值符合马达正常工作所需的工作电压后再整流滤波供给马达使用。
Claims (10)
1.一种马达启动电路，其特征在于：电源经升压电路升压后通过传输电路传送到降压电路后再供给马达所需的工作电压。
2.根据权利要求1所述的马达启动电路，其特征是增设了马达启动保护电路。
3.根据权利要求1或2所述的马达启动电路，其特征在于该升压电路是开关电源升压的升压电路。
4.根据权利要求1或2所述的马达启动电路，其特征在于该升压电路是继电器的线圈与其相应的触电通过导线连接并连接电源产生新的工作电压输出。
5.根据权利要求1或2所述的马达启动电路，其特征在于该升压电路是逆变升压电路产生新的工作电压输出电源。
6.根据权利要求1或2所述的马达启动电路，其特征在于该降压电路是经变压器降压整流后供给马达所需的工作电压。
7.根据权利要求1或2所述的马达启动电路，其特征在于该降压电路是开关电源供给马达所需的工作电压。
8.根据权利要求2所述的马达启动电路，其特征在于马达启动保护电路包括在马达供电线路中设取样电路(1)，其信号输出端分别接整流电路(2)和整流电路(3)；整流电路(2)输出端顺次连接由滤波电容(4)和电阻(6)构成的延时电路、比较电路的晶体管(11)的基极、所述基极还通过电阻(8)连接取样电路(1)的另一端； 整流电路(3)输出端接滤波电容(5)的正极和负载电阻(7)，滤波电容(5)的正极还连接比较电路的晶体管(11)的发射极，晶体管(11)的集电极顺次连接控制电路中继电器J1、继电器J2的J2-2、电源V+、电阻(12)、晶体管(13)的CE结、继电器J2、电源负极接地端； 且继电器J1常开触点J1-1跨接于晶体管(11)的集电极和接地端；常开触点J1-2跨接于电阻(12)和晶体管(13)的CE结；晶体管(13)的基极依次连接电容(14)、电阻(10)、电源正极；继电器J2的常开触点J2-1串接于马达供电电路中；取样电路(1)、电阻(7)、电容(4)、电容(5)的负极端为同一个接地端。
9.根据权利要求2所述的马达启动电路，其特征在于马达启动保护电路设置在升压电路部分、降压电路部分或设置在电源至马达之间的任意主电流通路上。
10.根据权利要求1或2所述的马达启动电路，其特征在于电瓶电源接升压电路(16)升压后通过导线传输到降压电路，该降压电路是储能整流电路(17)连接由振荡器(18)推动的继电器(J)形成的开关电路输出电能，振荡器(18)还连接了稳压电路(19)以稳定马达正常工作所需的电压和电流。
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