CN105450053B - 汽油机并联整流调压控制电路 - Google Patents

汽油机并联整流调压控制电路 Download PDF

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Abstract

一种汽油机并联整流调压控制电路，包括电源电路模块(1)和控制电路模块(2)，所述电源电路模块(1)输出端与所述控制电路模块(2)输入端相连接，所述控制电路模块(2)输出端与所述电源电路模块(1)控制端相连接，该电源电路模块(1)包括第一电源电路(3)和第二电源电路(4)，所述第一电源电路(3)输出端和第二电源电路(4)输出端并联。第一、适用范围广，本发明适用于1KW以下的线圈，几乎适用于汽油机所有机型的整流需求。第二、两个可控硅整流桥环流小于100mA。因为控制电路采用运放对电流采集信号进行比较，能够快速翻转控制信号，达到精确控制电流的目的。

Description

汽油机并联整流调压控制电路
技术领域
本发明涉及汽油机电路领域，具体涉及一种汽油机并联整流调压控制电路。
背景技术
目前，将汽油机的单绕组线圈输出的交流电转换成直流电基本都是用一个由功率器件构成的桥堆进行整流(如果是双绕组线圈则会先将绕组并联后再整流)。而对于更大功率的线圈，如果仍采用上述方法进行整流的话，必须要求构成桥堆的器件功率必须更大。总所周知，器件的价格将随功率增加成倍增加，那么产品成本将会大幅上升。另一种方法是采用开电源电路实现直流转换，但成本将会更高。理论上，对于功率大的线圈，最经济的整流调压方法是先对每个绕组单独进行整流调压，再将其并联以实现总功率的输出。因为是对单个线圈整流，所以整流需要的器件功率可以大幅降低，成本也会大幅降低，理论上似乎可行，但是实际运用中，我们并不能将所有整流调压后的直流电压直接并联以实现总的功率输出。因为不同整流调压电路的输出电压总会有压差,而该电压差会造成环流，极有可能烧毁整流电路的功率器件,所以整流电路是不允许直接并联运行的。而本发明就是为了解决整流调压电路不能并联的问题。
实用新型内容
本发明针对现有技术的不足，提出一种汽油机并联整流调压控制电路，具体技术方案如下：
一种汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：包括电源电路模块(1)、控制电路模块(2)和比较电路模块(5)，在所述电源电路模块(1)与控制电路模块(2)之间设置所述比较电路模块(5)，所述电源电路模块(1)输出端与所述控制电路模块(2)输入端相连接，所述控制电路模块(2)输出端与所述比较电路模块(5)的输入端相连，所述比较电路模块(5)的输出端与所述电源电路模块(1)的控制端相连接，该电源电路模块(1)包括第一电源电路(3)和第二电源电路(4)，所述第一电源电路(3)的输出端和第二电源电路(4)的输出端并联；
所述电源电路模块(1)控制端包括所述第一电源电路(3)的控制端和第二电源电路(4)的控制端；
所述控制电路模块(2)包括P沟道的MOS管Q2，该MOS管Q2源极与所述电源电路模块(1)输出端相连接，所述MOS管Q2栅极与三极管Q3集电极相连，该三极管Q3发射极与所述MOS管Q2源极相连，所述三极管Q3基极的一支路经过电阻R6与三极管Q3发射极相连，所述三极管Q3基极的另一支路与稳压二极管ZD1负极相连，该稳压二极管ZD1正极与稳压二极管ZD2正极相连，该稳压二极管ZD2负极经电阻R5接地；
三极管Q8发射极与所述MOS管Q2漏极连接，在所述三极管Q8发射极与所述三极管Q8基极之间跨接有电阻R11，所述三极管Q8集电极与所述第一电源电路(3)的控制端相连接；
三极管Q9发射极与所述MOS管Q2漏极相连接，在所述三极管Q9发射极与所述三极管Q9基极之间跨接有电阻R13，所述三极管Q9集电极与所述第二电源电路(4)的控制端相连接；
所述MOS管Q2栅极还经电阻R2与三极管Q1集电极相连接，该三极管Q1发射极接地，基极经电阻R3和电阻R4与所述MOS管Q2源极相连接；
所述比较电路模块(5)包括第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，所述第一运算放大器U1正向输入端与所述第一电源电路(3)的输出端相连接，反向输入端与所述第二电源电路(4)输出端相连接，该第一运算放大器U1的输出端与三极管Q8基极相连，该三极管Q8基极还经电阻R12接地；
所述第二运算放大器U2正向输入端与所述第二电源电路(4)输出端连接，反向输入端与所述第一电源电路(3)的输出端连接，输出端与三极管Q9基极相连，该三极管Q9基极还经电阻R14接地。
本发明是这样实现的，当电源电路模块1输出端电压低于设计值时三极管Q3截止，电源电路模块1输出端电压受三极管Q1控制。当电容C7正极的电压达到0.7V时，三极管Q1导通，MOS管Q2栅极电压被拉低，MOS管Q2导通，控制电路模块2输出端电压加大。
当电源电路模块1输出端电压高于设计值时，稳压二极管ZD1和稳压二极管ZD2导通，三极管Q3导通，将源电路模块1输出端电压施加到MOS管Q2的栅极，MOS管Q2截止，控制电路模块2输出端电压迅速降低。
当在异常情况时，电源电路模块1输出端电压高于15V时，稳压二极管ZD3导通使MOS管Q2截止，控制电路模块2输出端停止对电源电路模块1控制端的输入。
为更好的实现本发明，可进一步为：
所述第一电源电路(3)和第二电源电路(4)分别为第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆，所述第一可控硅整流桥堆包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂包括可控硅Q6和二极管D1，所述可控硅Q6阴极与所述二极管D1阳极相连，该二极管D1阴极为输出端，所述第二桥臂包括可控硅Q5和二极管D2，所述可控硅Q5阴极与所述二极管D2阳极相连，所述二极管D2阴极为输出端，所述可控硅Q5阳极与所述可控硅Q6阳极相连接后经电阻R15接地；
所述二极管D1阳极还与第一输入端相连接，所述二极管D2阳极还与第二输入端相连接；
所述第二可控硅整流桥堆包括第三桥臂和第四桥臂，该第三桥臂包括可控硅Q4和二极管D3，所述可控硅Q4阴极与所述二极管D3阳极相连，所述二极管D3阴极为输出端，所述第四桥臂包括可控硅Q7和二极管D4，所述可控硅Q7阴极与所述二极管D4阳极相连，所述二极管D4阴极为输出端，所述可控硅Q7的阳极和所述可控硅Q4阳极相连接后经电阻R16接地；
所述二极管D3阳极还与第三输入端相连接，所述二极管D4阳极还与第四输入端与相连接。
进一步地：二极管D9阴极与所述可控硅Q5门极相连，电阻R9跨接在所述可控硅Q5门极和阴极之间，二极管D8阴极与所述可控硅Q6门极相连，电阻R10跨接在所述可控硅Q6门极和阴极之间，所述二极管D8阳极和所述二极管D9阳极与三极管Q8集电极连接；
二极管D5阴极与所述可控硅Q7门极相连，电阻R7跨接在所述可控硅Q7门极与阴极之间，二极管D6阴极与所述可控硅Q4门极相连，电阻R8跨接在所述可控硅Q4门极与阴极之间，所述二极管D5阳极和所述二极管D6阳极与三级管Q9集电极连接。
进一步地：在所述第一输入端连接有滤波电容C4，在所述第二输入端连接有滤波电容C5，在所述第三输入端连接有滤波电容C2，在所述第四输入端连接有滤波电容C3，在所述电源电路模块(1)输出端连接有滤波电容C1。
进一步地：从所述电源电路模块(1)输出端出来还经二极管D7，再与控制电路模块(2)输入端相连接,在所述三极管Q3发射极与基极之间跨接有电容C6。
进一步地：所述MOS管Q2源极与所述MOS管Q2的栅极之间还连接有稳压二极管ZD3，该MOS管Q2源极与稳压二极管ZD3负极相连接，该稳压二极管ZD3正极与所述MOS管Q2栅极相连接。
本发明的有益效果为：第一、适用范围广，本发明适用于1KW以下的线圈，几乎适用于汽油机所有机型的整流需求。第二、两个可控硅整流桥环流小于100mA。因为控制电路采用运放对电流采集信号进行比较，能够快速翻转控制信号，达到精确控制电流的目的。同时，因取样电阻是毫欧级，不用过多考虑取样电阻发热问题以及因发热导致阻值止变化引起的误差。第三、漏电流小。整个产品只有不到20uA的漏电流，保证了汽油机组在长期闲置后，电池也有充足的电能。第四、成本低。由于是单独对每个绕组整流，所以使用的功率器件理论上可以减小50％的功率，成本至少降低60％。同采用非并联的整流方法相比，产品成本至少降低50％，有着巨大的优势。
附图说明
图1为本发明电路结构框图；
图2为本发明电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1和图2所示：
一种汽油机并联整流调压控制电路，包括电源电路模块1、输入单元、控制电路模块2和比较电路模块5，在电源电路模块1与控制电路模块2之间设置比较电路模块5，电源电路模块1输出端与控制电路模块2输入端相连接，控制电路模块2输出端与比较电路模块5的输入端相连，比较电路模块5的输出端与电源电路模块1的控制端相连接，该电源电路模块1包括第一电源电路3和第二电源电路4，第一电源电路3的输出端和第二电源电路4的输出端并联；
电源电路模块1控制端包括所述第一电源电路3的控制端和第二电源电路4的控制端；
第一电源电路3和第二电源电路4分别为第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆。输入单元向电源电路模块1提供输出，输入单元包括绕组A和绕组B，绕组A向第一电源电路3提供输出，绕组A包括第一输入端和第二输入端。绕组B向第二电源电路4提供输出，绕组B包括第三输入端和第四输入端。
绕组A和B输出交流电，且分别通过可第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆完成全桥整流，将电压整流成为脉动直流并联到电源电路模块1的输出端。
电压采样：绕组A和B输出交流电经电源电路模块1处理后，电源电路模块1输出端的电压取样到控制电路模块2，由控制电路模块2完成对输出电压的控制。当电源电路模块1输出端电压在设计电压范围以内时，控制电路模块2一直开启第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆，当电源电路模块1输出端电压超过设计电压时，控制电路模块2关闭第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆。
电流采样：对第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆分别进行电流采集，并将电流信号传送到控制电路模块2。若第一可控硅整流桥堆的电流大于第二可控硅整流桥堆，则关闭第一可控硅整流桥堆，反之亦然。该功能能够遏制第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆因过流而烧毁。
总输出：经过上述3步的限幅、限流以及滤波，负载可得到稳定的总功率，且实现了整流调压电路的并联。
第一可控硅整流桥堆包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂包括可控硅Q6和二极管D1，可控硅Q6阴极与二极管D1阳极相连，该二极管D1阴极为输出端，第二桥臂包括可控硅Q5和二极管D2，可控硅Q5阴极与二极管D2阳极相连，二极管D2阴极为输出端，可控硅Q5阳极与可控硅Q6阳极相连接后经电阻R15接地；
二极管D1阳极还与第一输入端相连接，二极管D2阳极还与第二输入端相连接，在第一输入端连接有滤波电容C4，在第二输入端连接有滤波电容C5。
第二可控硅整流桥堆包括第三桥臂和第四桥臂，该第三桥臂包括可控硅Q4和二极管D3，可控硅Q4阴极与二极管D3阳极相连，二极管D3阴极为输出端，第四桥臂包括可控硅Q7和二极管D4，可控硅Q7阴极与二极管D4阳极相连，二极管D4阴极为输出端，可控硅Q7的阳极和可控硅Q4阳极相连后经电阻R16接地；
二极管D3阳极还与第三输入端相连接，二极管D4阳极还与第四输入端与相连接。在第三输入端连接有滤波电容C2，在第四输入端连接有滤波电容C3，在电源电路模块1输出端连接有滤波电容C1。
控制电路模块2包括P沟道的MOS管Q2，电源电路1模块输出端出来与二极管D7正极连接，该MOS管Q2源极与二极管D7负极相连接，MOS管Q2漏极连接有电阻R1，MOS管Q2栅极与三极管Q3集电极相连，该三极管Q3发射极与MOS管Q2源极相连，三极管Q3基极的一支路经过电阻R6与三极管Q3发射极相连，在三极管Q3发射极与基极之间跨接有电容C6。三极管Q3基极的另一支路与稳压二极管ZD1负极相连，该稳压二极管ZD1正极与稳压二极管ZD2正极相连，该稳压二极管ZD2负极经电阻R5接地；
MOS管Q2栅极还经电阻R2与三极管Q1集电极相连接，该三极管Q1发射极接地，基极经电阻R3和电阻R4与MOS管Q2源极相连接。
在MOS管Q2源极与MOS管Q2栅极之间还跨接有稳压二极管ZD3，该稳压二极管ZD3正极与MOS管Q2栅极相连接,该稳压二极管ZD3负极与MOS管Q2源极相连接。稳压二极管ZD3作为保护元件，当电源电路模块1输出端电压过高，稳压二极管ZD3导通，使电压降低。
比较电路模块5包括第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，第一运算放大器U1正向输入端与可控硅Q6正极相连接，反向输入端与可控硅Q4正极相连接，输出端经二极管D8与三极管Q8基极相连，该三极管Q8基极还经电阻R12接地，三极管Q8发射极经电阻R1与MOS管Q2漏极连接，在三极管Q8发射极与三极管Q8基极之间跨接有电阻R11。三极管Q8集电极分别与二极管D9和二极管D8的正极相连接，该二极管D9负极与可控硅Q5的门极相连接，该可控硅Q5阴极与门极之间跨接有电阻R9，二极管D8负极与可控硅Q6的门极相连接，该可控硅Q6阴极与门极之间跨接有电阻R10。
第二运算放大器U2正向输入端与可控硅Q4正极相连接，反向输入端与可控硅Q6正极相连接，输出端经二极管D9与三极管Q9基极相连，该三极管Q9基极还经电阻R14接地，三极管Q9发射极经电阻R1与MOS管Q2漏极相连接，在三极管Q9发射极与三极管Q9基极之间跨接有电阻R13。三极管Q9集电极分别与二极管D5和二极管D6的正极相连接，二极管D5负极与可控硅Q7的门极相连接，该可控硅Q7阴极与门极之间跨接有电阻R7，二极管D6负极与可控硅Q4的门极相连接，可控硅Q4阴极与门极之间跨接有电阻R8。
工作原理：
当电源电路模块1输出端电压低于设计值时三极管Q3截止，电源电路模块1输出端电压受三极管Q1控制。当电容C7正极的电压达到0.7V时，三极管Q1导通，MOS管Q2栅极电压被拉低，MOS管Q2导通，控制电路模块2输出端电压加大。
当电源电路模块1输出端电压高于设计值时，稳压二极管ZD1和稳压二极管ZD2导通，三极管Q3导通，将源电路模块1输出端电压施加到MOS管Q2的栅极，MOS管Q2截止，控制电路模块2输出端电压迅速降低。
当在异常情况时，电源电路模块1输出端电压高于15V时，稳压二极管ZD3导通使MOS管Q2截止，控制电路模块2输出端停止对电源电路模块1控制端的输入。
当第一电源电路3输出端电压高于第二电源电路4输出端电压，第一运算放大器U1输出端得到高电平，第二运算放大器U2输出端得到低电平，则三极管Q8截止，停止驱动可控硅Q5和可控硅Q6，第一电源电路关闭。三极管Q9保持原状态。同理，第二电源电路4输出端电压高于第一电源电路3输出端电压，三极管Q9停止驱动可控硅Q4和可控硅Q7，第二电源电路4关闭。三极管Q8保持原状态。

Claims (6)

1.一种汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：包括电源电路模块(1)、控制电路模块(2)和比较电路模块(5)，在所述电源电路模块(1)与控制电路模块(2)之间设置所述比较电路模块(5)，所述电源电路模块(1)输出端与所述控制电路模块(2)输入端相连接，所述控制电路模块(2)输出端与所述比较电路模块(5)的输入端相连，所述比较电路模块(5)的输出端与所述电源电路模块(1)的控制端相连接，该电源电路模块(1)包括第一电源电路(3)和第二电源电路(4)，所述第一电源电路(3)的输出端和第二电源电路(4)的输出端并联；
所述电源电路模块(1)控制端包括所述第一电源电路(3)的控制端和第二电源电路(4)的控制端；
所述控制电路模块(2)包括P沟道的MOS管Q2，该MOS管Q2源极与所述电源电路模块(1)输出端相连接，所述MOS管Q2栅极与三极管Q3集电极相连，该三极管Q3发射极与所述MOS管Q2源极相连，所述三极管Q3基极的一支路经过电阻R6与三极管Q3发射极相连，所述三极管Q3基极的另一支路与稳压二极管ZD1负极相连，该稳压二极管ZD1正极与稳压二极管ZD2正极相连，该稳压二极管ZD2负极经电阻R5接地；
三极管Q8发射极与所述MOS管Q2漏极连接，在所述三极管Q8发射极与所述三极管Q8基极之间跨接有电阻R11，所述三极管Q8集电极与所述第一电源电路(3)的控制端相连接；
三极管Q9发射极与所述MOS管Q2漏极相连接，在所述三极管Q9发射极与所述三极管Q9基极之间跨接有电阻R13，所述三极管Q9集电极与所述第二电源电路(4)的控制端相连接；
所述MOS管Q2栅极还经电阻R2与三极管Q1集电极相连接，该三极管Q1发射极接地，基极经电阻R3和电阻R4与所述MOS管Q2源极相连接；
所述比较电路模块(5)包括第一运算放大器U1和第二运算放大器U2，所述第一运算放大器U1正向输入端与所述第一电源电路(3)的输出端相连接，反向输入端与所述第二电源电路(4)输出端相连接，该第一运算放大器U1的输出端与三极管Q8基极相连，该三极管Q8基极还经电阻R12接地；
所述第二运算放大器U2正向输入端与所述第二电源电路(4)输出端连接，反向输入端与所述第一电源电路(3)的输出端连接，输出端与三极管Q9基极相连，该三极管Q9基极还经电阻R14接地。
2.根据权利要求1所述汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：所述第一电源电路(3)和第二电源电路(4)分别为第一可控硅整流桥堆和第二可控硅整流桥堆，所述第一可控硅整流桥堆包括第一桥臂和第二桥臂，该第一桥臂包括可控硅Q6和二极管D1，所述可控硅Q6阴极与所述二极管D1阳极相连，该二极管D1阴极为输出端，所述第二桥臂包括可控硅Q5和二极管D2，所述可控硅Q5阴极与所述二极管D2阳极相连，所述二极管D2阴极为输出端，所述可控硅Q5阳极与所述可控硅Q6阳极相连接后经电阻R15接地；
所述二极管D1阳极还与第一输入端相连接，所述二极管D2阳极还与第二输入端相连接；
所述第二可控硅整流桥堆包括第三桥臂和第四桥臂，该第三桥臂包括可控硅Q4和二极管D3，所述可控硅Q4阴极与所述二极管D3阳极相连，所述二极管D3阴极为输出端，所述第四桥臂包括可控硅Q7和二极管D4，所述可控硅Q7阴极与所述二极管D4阳极相连，所述二极管D4阴极为输出端，所述可控硅Q7的阳极和所述可控硅Q4阳极相连接后经电阻R16接地；
所述二极管D3阳极还与第三输入端相连接，所述二极管D4阳极还与第四输入端与相连接。
3.根据权利要求2所述汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：二极管D9阴极与所述可控硅Q5门极相连，电阻R9跨接在所述可控硅Q5门极和阴极之间，二极管D8阴极与所述可控硅Q6门极相连，电阻R10跨接在所述可控硅Q6门极和阴极之间，所述二极管D8阳极和所述二极管D9阳极与三极管Q8集电极连接；
二极管D5阴极与所述可控硅Q7门极相连，电阻R7跨接在所述可控硅Q7门极与阴极之间，二极管D6阴极与所述可控硅Q4门极相连，电阻R8跨接在所述可控硅Q4门极与阴极之间，所述二极管D5阳极和所述二极管D6阳极与三级管Q9集电极连接。
4.根据权利要求2所述汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：在所述第一输入端连接有滤波电容C4，在所述第二输入端连接有滤波电容C5，在所述第三输入端连接有滤波电容C2，在所述第四输入端连接有滤波电容C3，在所述电源电路模块(1)输出端连接有滤波电容C1。
5.根据权利要求1所述汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：从所述电源电路模块(1)输出端出来还经二极管D7，再与控制电路模块(2)输入端相连接,在所述三极管Q3发射极与基极之间跨接有电容C6。
6.根据权利要求1所述汽油机并联整流调压控制电路，其特征在于：所述MOS管Q2源极与所述MOS管Q2的栅极之间还连接有稳压二极管ZD3，该MOS管Q2源极与稳压二极管ZD3负极相连接，该稳压二极管ZD3正极与所述MOS管Q2栅极相连接。
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