CN115940715A - 励磁电流供给电路和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种励磁电流供给电路和电子设备，涉及电子电路技术领域，所述励磁电流供给电路包括：励磁控制电路、励磁线圈、发电机控制器和电源模块；所述励磁控制电路的第一输入端连接所述电源模块的输出端，用于接收电源模块输出的电源电压；所述励磁控制电路的第一输出端连接所述发电机控制器的输入端，用于输出电源模块的充电状态至所述发电机控制器；所述励磁控制电路的第二输入端连接所述发电机控制器的输出端，用于接收所述发电机控制器输出的电流控制信号；所述励磁控制电路的第二输出端连接所述励磁线圈的第一端，用于输出励磁电流至所述励磁线圈。本申请能够提高励磁电流的稳定性。

Description

励磁电流供给电路和电子设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别是涉及一种励磁电流供给电路和电子设备。

背景技术

励磁电流为发电机等电气设备在提供工作磁场时产生的电流，在正常运行时，励磁电流是由外部加在转子上的直流电压产生的，通常由可控硅整流后供给，当发电机单机运行时，励磁调节器通过调整发电机的励磁电流来调整发电机的端电压，当电力系统中有多台发电机并联运行时，励磁调节器通过调整励磁电流来合理分配并联运行发电机组间的无功功率，从而提高电力系统的静态和动态稳定性。

目前的励磁电流生成电路主要通过车载控制器输出的励磁线圈控制信号控制MOS开关器件，再通过MOS开关器件直接控制电池为发电机励磁线圈供电，此种方式当负载变化时，负载的轻重会带来励磁电流的浮动，导致发电机主绕组输出的端电压振荡，整流后的电压值漂移，严重情况下可能烧毁挂载在电池充放电主线上的其他设备。且现有的励磁电流生成电路不能根据电池充电状态进行励磁线圈的控制，当发电机正在给电池充电时，若通过电池为励磁线圈供电，则会造成电池亏电，影响电池寿命。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提出一种励磁电流供给电路和电子设备，本申请能够针对性的解决现有励磁电流生成电路的励磁电流不稳定的问题。

基于上述目的，第一方面，本申请提出了一种励磁电流供给电路，所述励磁电流供给电路包括：励磁控制电路、励磁线圈、发电机控制器和电源模块；所述励磁控制电路的第一输入端连接所述电源模块的输出端，用于接收电源模块输出的电源电压；所述励磁控制电路的第一输出端连接所述发电机控制器的输入端，用于输出电源模块的充电状态至所述发电机控制器；所述励磁控制电路的第二输入端连接所述发电机控制器的输出端，用于接收所述发电机控制器输出的电流控制信号；所述励磁控制电路的第二输出端连接所述励磁线圈的第一端，用于输出励磁电流至所述励磁线圈。

可选地，所述励磁控制电路包括：恒流源模块、负反馈控制模块和充电状态检测模块；所述恒流源模块的输入端用于接收所述电流控制信号，所述恒流源模块的输出端连接所述负反馈控制模块的输入端，用于为所述负反馈控制模块提供恒定的电流；所述负反馈控制模块的输出端用于输出励磁电流至所述励磁线圈，所述充电状态检测模块的输入端连接所述负反馈控制模块的输出端；所述充电状态检测模块的输出端用于输出电源模块的充电状态。

可选地，恒流源模块包括：放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一开关管；所述放大器的正向输入端为所述恒流源模块的输入端，所述放大器的反向输出端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述第一开关管的发射极，所述第三电阻的第二端接地；所述放大器的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一开关管的基极，所述第一开关管的集电极为所述恒流源模块的输出端，所述第一开关管的集电极通过第四电阻连接至所述负反馈控制模块的输入端。

可选地，所述放大器的反向输入端与电源模块之间还连接有第五电阻。

可选地，所述负反馈控制模块包括：第二开关管、第三开关管、第四开关管、第六电阻和第七电阻；所述第二开关管的基极为所述负反馈控制模块的输入端，所述第二开关管的发射极连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述电源模块；所述第三开关管的基极连接所述第二开关管的基极和所述第二开关管的集电极；所述第七电阻的第一端连接所述第六电阻的第二端，所述第七电阻的第二端连接所述第三开关管的发射极和所述第四开关管的集电极；所述第四开关管的基极连接所述第三开关管的集电极，所述第四开关管的发射极为所述负反馈控制模块的输出端，所述第四开关管的发射极通过二极管连接至所述励磁线圈。

可选地，所述充电状态检测模块包括：第八电阻和第九电阻；所述第八电阻的第一端连接所述第四开关管的发射极，所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端接地，所述第八电阻的第二端为电动充电状态检测模块的输出端。

可选地，所述第四开关管和第一开关管为同一类型的开关管，所述第二开关管和第三开关管为同一类型的开关管。

可选地，所述第四开关管的发射极与励磁线圈之间设置有防逆流二极管，所述励磁线圈的两端并联设置有续流二极管。

可选地，所述励磁电流供给电路还包括发电机主绕组和负载电路，所述发电机主绕组和所述负载电路均连接所述电源模块的输出端。

第二方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括第一方面任一项所述的励磁电流供给电路。

总的来说，本申请至少存在以下有益效果：

本申请提供一种励磁电流供给电路，包括励磁控制电路，励磁控制电路的第一输入端连接电源模块的输出端，用于接收电源模块输出的电源电压，电源电压为励磁控制电路提供工作电压。励磁控制电路的第一输出端连接发电机控制器的输入端，用于输出电源模块的充电状态至发电机控制器，可以实现对电源模块的充电状态的检测，及时发现充电故障。励磁控制电路的第二输入端连接发电机控制器的输出端，用于接收发电机控制器输出的电流控制信号，通过电流控制信号以实现励磁电流的恒流可控。励磁控制电路的第二输出端连接励磁线圈的第一端，用于输出励磁电流至励磁线圈，以使励磁线圈中流过的电流为稳定值，从而提高励磁电流的稳定性。

附图说明

在附图中，除非另外规定，否则贯穿多个附图相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。这些附图不一定是按照比例绘制的。应该理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1示出本申请的一种励磁电流供给电路的电路结构图；

图2示出根据本申请实施例的励磁控制电路的电路图；

图3示出本申请的一种励磁电流供给电路的另一电路结构图；

图4示出根据本申请实施例的一种电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1示出本申请提供的一种励磁电流供给电路的电路结构图。本申请的实施例中，励磁电流供给电路包括：励磁控制电路101、励磁线圈102、发电机控制器103和电源模块104，励磁控制电路101的第一输入端连接电源模块104的输出端，用于接收电源模块104输出的电源电压，电源电压为励磁控制电路101提供工作电压。励磁控制电路101的第一输出端连接发电机控制器103的输入端，用于输出电源模块104的充电状态至发电机控制器103，可以实现对电源模块104的充电状态的检测，及时发现充电故障。励磁控制电路101的第二输入端连接发电机控制器103的输出端，用于接收发电机控制器103输出的电流控制信号，通过电流控制信号以实现励磁电流的恒流可控。励磁控制电路101的第二输出端连接励磁线圈102的第一端，用于输出励磁电流至励磁线圈102，以使励磁线圈102中流过的电流为稳定值，从而提高励磁电流的稳定性。

本实施例中，励磁线圈102为发电机励磁线圈，本实施例中，发电机控制器103可以是车载控制器(Electronic Control Unit，ECU)或者发电机控制设备(Generator ControlUnit，GCU)。电源模块104可以是车载电池。

图2为励磁控制电路的电路图，参考图2，本实施例中的励磁控制电路101包括：恒流源模块201、负反馈控制模块202和充电状态检测模块203；恒流源模块201的输入端用于接收电流控制信号，恒流源模块201的输出端连接负反馈控制模块202的输入端，恒流源模块201用于为负反馈控制模块202提供恒定的电流。负反馈控制模块202的输出端用于输出励磁电流至励磁线圈102，以输出稳定的励磁电流至励磁线圈102。充电状态检测模块203的输入端连接负反馈控制模块202的输出端，以根据负反馈控制模块202的输出电压检测电源模块104的充电状态，充电状态检测模块203的输出端用于输出电源模块104的充电状态。

本实施例中，恒流源模块201包括：放大器U1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一开关管Q1，放大器U1的正向输入端为恒流源模块201的输入端，放大器U1的反向输出端连接第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端连接第三电阻R3的第一端和第一开关管Q1的发射极，第三电阻R3的第二端接地。

本实施例中，放大器U1的输出端连接第一电阻R1的第一端，第一电阻R1的第二端连接第一开关管Q1的基极，第一开关管Q1的集电极为恒流源模块201的输出端，第一开关管Q1的集电极通过第四电阻R4连接至负反馈控制模块202的输入端。

本实施例中，放大器U1的正向输入端接收到的电流控制信号假设是模拟输入电压信号V_in，则U1的反向输入端会跟随模拟电压值V_in，当V_in稳定时，Q1的基极电流仅受V_in控制，Q1的集电极电流I_c-Q1也仅受V_in控制，也就是说当V_in不变的情况下，Q1的集电极电流是个恒定值，表现出恒流源的特性，恒流源模块201输出的电流值为恒定值。

本实施例中，放大器U1的反向输入端与电源模块104之间还连接有第五电阻R5，起到限流作用。

本实施例中，负反馈控制模块202包括：第二开关管Q2、第三开关管Q3、第四开关管Q4、第六电阻R6和第七电阻R7。第二开关管Q2的基极为负反馈控制模块202的输入端，第二开关管Q2的发射极连接第六电阻R6的第一端，第六电阻R6的第二端连接电源模块104，第三开关管Q3的基极连接第二开关管Q2的基极和第二开关管Q2的集电极。

本实施例中，第七电阻R7的第一端连接第六电阻R6的第二端，第七电阻R7的第二端连接第三开关管Q3的发射极和第四开关管Q4的集电极，第四开关管Q4的基极连接第三开关管Q3的集电极，第四开关管Q4的发射极为负反馈控制模块202的输出端，第四开关管Q4的发射极通过防逆流二极管D1连接至励磁线圈102，以避免回流。

本实施例中，第一开关管和第四开关管为同一类型的开关管，第二开关管和第三开关管为同一类型的开关管。参考图2，第一开关管Q1和第四开关管Q4为NPN型晶体管，第二开关管Q2和第三开关管Q3为PNP型晶体管。

本实施例中，由图2可以看出，Q1的集电极电流I_c-Q1等于Q2的集电极电流I_c-Q2与Q3的基极电流I_b-Q3的和，当励磁线圈102的阻抗发生变化时，若流过励磁线圈102的电流朝向变大的趋势发展，那么流过R7的电流增大，由R6、Q2、Q3和R7围成的回路可以看出，R7的电流增大时，流过R6的电流也是朝向变大的趋势，则Q2的集电极电流I_c-Q2朝向变大的趋势，但因Q1的集电极电流I_c-Q1总值是恒定的，所以Q3的基极电流I_b-Q3是朝着减小的方向发展，则之后Q3的集电极电流I_c-Q3随之减小，Q4的基极电流I_b-Q4随之减小，Q4的集电极电流I_c-Q4随之减小。综上来看，励磁线圈102的阻抗变化时，励磁电流的变化过程是负反馈的一个过程。所以当模拟输入电压信号Vin不变，则励磁线圈102中流过的电流基本是稳定值，也就是说无论励磁线圈102的阻抗如何变化，当电流控制信号稳定时，负反馈控制模块202输出的励磁电流均具有很好的稳定性。

本实施例中，充电状态检测模块203包括第八电阻R8和第九电阻R9。第八电阻R8的第一端连接第四开关管Q4的发射极，第八电阻R8的第二端连接第九电阻R9的第一端，第九电阻R9的第二端接地，第八电阻R8的第二端为电动充电状态检测模块203的输出端。

本实施例中，由于充电状态检测模块203与负反馈控制模块202输出端连接，则可以根据充电状态检测模块203的电阻上的分压来检测发电机是否在为电池充电。当发电机正常为电池充电时，励磁电流稳定，R9上得到分压值也较为稳定，此时的充电状态为正常充电。而当发电机转子正常转动，而不能给电池正常充电时，例如，充电线路断开时，这时对于发电机来说是空载，此时发电机端电压会漂浮较高，这时发电机控制器103输出至励磁线圈102的电流会变的很小，Q4的集电极和发射集间压降增大，从而在R9上得到一个很小的分压值，发电机控制器103感知到R9的分压值过小，此时发出充电失败状态，提醒整个发电机系统是否存在故障。

图3示出一种励磁电流供给电路的另一电路结构图，参考图3，本实施例的励磁电流供给电路，还包括发电机主绕组301和负载电路302，发电机主绕组301和负载电路均连接电源模块104的输出端。电机主绕组通过三相整流桥连接至电源模块104，电机主绕组的3个电压端口分别连接在整流桥的三个桥臂上，整流后的电压用于为电源模块104的电池充电。

本实施例中，励磁线圈102的两端还并联设置有续流二极管D2，可以为反向电动势提供一条泄放通道，把反向电动势泄放掉，不至于损坏励磁控制电路101，起到保护电路的作用。

本实施例中，当发电机主绕组301工作，即发电机有转速值时，若发电机控制器103感知到没有给电池充电，发电机控制器103可以主动切断励磁电流，保护挂载在发电机线路上的其他用电设备，如负载电路302上的用电设备。

在另一个例子中，还可以通过采集励磁线圈102上的电流值，如在励磁线圈102所在的电路上设置采样电阻，以采集励磁电流值，根据采集到的励磁电流值对励磁电流进行闭环动态调整，以达到时励磁电流稳定的目的。

以上为本实施例提供的一种励磁电流供给电路，结构简单，成本低。通过励磁控制电路101接收电源模块104输出的电源电压，通过励磁控制电路101输出电源模块104的充电状态至发电机控制器103，可以实现对电源模块104的充电状态的检测，及时发现充电故障。通过励磁控制电路101接收发电机控制器103输出的电流控制信号，以实现励磁电流的恒流可控。通过励磁控制电路101输出励磁电流至励磁线圈102，以使励磁线圈102中流过的电流为稳定值，从而提高励磁电流的稳定性。

本实施例还提供一种电子设备，参考图4，电子设备400包括上述实施例提供的励磁电流供给电路401。本实施例提供的电子设备400与上述实施例提供的励磁电流供给电路具有相同的发明构思，具有相似的有益效果，为了避免赘述，在此不再描述。

需要说明的是：

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备有固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本申请也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本申请的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本申请的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的虚拟机的创建系统中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者系统程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干系统的单元权利要求中，这些系统中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种励磁电流供给电路，其特征在于，所述励磁电流供给电路包括：励磁控制电路、励磁线圈、发电机控制器和电源模块；

所述励磁控制电路的第一输入端连接所述电源模块的输出端，用于接收电源模块输出的电源电压；

所述励磁控制电路的第一输出端连接所述发电机控制器的输入端，用于输出电源模块的充电状态至所述发电机控制器；

所述励磁控制电路的第二输入端连接所述发电机控制器的输出端，用于接收所述发电机控制器输出的电流控制信号；

所述励磁控制电路的第二输出端连接所述励磁线圈的第一端，用于输出励磁电流至所述励磁线圈。

2.根据权利要求1所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述励磁控制电路包括：恒流源模块、负反馈控制模块和充电状态检测模块；

所述恒流源模块的输入端用于接收所述电流控制信号，所述恒流源模块的输出端连接所述负反馈控制模块的输入端，用于为所述负反馈控制模块提供恒定的电流；

所述负反馈控制模块的输出端用于输出励磁电流至所述励磁线圈，所述充电状态检测模块的输入端连接所述负反馈控制模块的输出端；

所述充电状态检测模块的输出端用于输出电源模块的充电状态。

3.根据权利要求2所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述恒流源模块包括：放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一开关管；

所述放大器的正向输入端为所述恒流源模块的输入端，所述放大器的反向输入端连接所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端连接所述第三电阻的第一端和所述第一开关管的发射极，所述第三电阻的第二端接地；

所述放大器的输出端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接所述第一开关管的基极，所述第一开关管的集电极为所述恒流源模块的输出端，所述第一开关管的集电极通过第四电阻连接至所述负反馈控制模块的输入端。

4.根据权利要求3所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述放大器的反向输入端与电源模块之间还连接有第五电阻。

5.根据权利要求2所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述负反馈控制模块包括：第二开关管、第三开关管、第四开关管、第六电阻和第七电阻；

所述第二开关管的基极为所述负反馈控制模块的输入端，所述第二开关管的发射极连接所述第六电阻的第一端，所述第六电阻的第二端连接所述电源模块；

所述第三开关管的基极连接所述第二开关管的基极和所述第二开关管的集电极；

所述第七电阻的第一端连接所述第六电阻的第二端，所述第七电阻的第二端连接所述第三开关管的发射极和所述第四开关管的集电极；

所述第四开关管的基极连接所述第三开关管的集电极，所述第四开关管的发射极为所述负反馈控制模块的输出端，所述第四开关管的发射极通过二极管连接至所述励磁线圈。

6.根据权利要求5所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述充电状态检测模块包括：第八电阻和第九电阻；

所述第八电阻的第一端连接所述第四开关管的发射极，所述第八电阻的第二端连接所述第九电阻的第一端，所述第九电阻的第二端接地，所述第八电阻的第二端为电动充电状态检测模块的输出端。

7.根据权利要求5所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述第四开关管和第一开关管为同一类型的开关管，所述第二开关管和第三开关管为同一类型的开关管。

8.根据权利要求5所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述第四开关管的发射极与励磁线圈之间设置有防逆流二极管，所述励磁线圈的两端并联设置有续流二极管。

9.根据权利要求1所述的励磁电流供给电路，其特征在于，所述励磁电流供给电路还包括发电机主绕组和负载电路，所述发电机主绕组和所述负载电路均连接所述电源模块的输出端。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-7任一项所述的励磁电流供给电路。

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