CN201294480Y - 一种机车用电压调整器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机车用电压调整器，其特征在于：它包括电路板、散热器和金属外罩；电路板安装在散热器上，金属外罩于电路板之外安装在散热器上；电路板的电路部分包括稳压电源电路、基准电路、采样电路、电压比较电路和功放电路；各电路均通过一总开关接地。本实用新型由于在功放电路上将现有技术的老型号达林顿管和双极性大功率管复合用的两只管子改用一只自带续流二极管的绝缘栅双极晶体管管代替，并且由原来的电流驱动改为电压驱动，使电路功耗降低，控制精度更高；同时续流二极管由老型的普通整流二极管改为快速恢复二极管，从而有效地保护功放电路。本实用新型可广泛应用于内燃机车电压调整领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电压调整器，特别是关于一种应用于内燃机车电压调整领域的机车用电压调整器。
背景技术
内燃机车辅助电机、控制电器和照明系统等用电，都是由柴油机带动的启动发电机供电的。而发电机输出电压要保持恒定，就要求使用电压调整器通过改变启动发电机励磁，随着转速及负载的变化对输出电压进行快速、同步的调整。
近年来，铁路事业呈现飞速发展的全新局面，无论在产品性能还是制造工艺上，对机车配件的要求也越来越严格。现有技术装备机车的TTY型电压调整器为电流驱动，电路功耗非常大，而且其所用的元器件老、体积大、重量重、成本高，性能及外形均已不能满足用户的要求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种低能耗、体积小、具有可接近性和可维修性的机车用电压调整器。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种机车用电压调整器，其特征在于：它包括电路板、散热器和金属外罩；所述电路板安装在所述散热器上，所述金属外罩于电路板之外安装在散热器上；所述电路板的电路部分包括稳压电源电路、基准电路、采样电路、电压比较电路和功放电路；所述各电路均通过一总开关接地；
所述稳压电源电路包括一分压电阻、吸收滤波电路和稳压滤波电路；所述分压电阻一端连接机车蓄电池，另一端依次连接所述稳压滤波电路和所述总开关；所述吸收滤波电路一端连接所述机车蓄电池所述分压电阻的连接点，另一端连接所述总开关；
所述基准电路包括一电阻和一电压基准二极管，所述电阻和所述电压基准二极管串联后得到的电路并联在所述稳压滤波电路两端；
所述采样电路包括一电阻、一分压电阻、一电容和一电位器，发电机的电压输出端依次与所述分压电阻、电位器、电阻和总开关串联，所述电容并联在所述电位器和所述电阻两端；
所述比较电路包括一电压比较器，所述电位器的抽头输出端连接所述电压比较器的反向输入口；所述电压比较器的正向输入口连接所述电压基准二极管的阴极；
所述功放电路包括一绝缘栅双极晶体管和一滤波电路，所述绝缘栅双极晶体管集电极通过一续流二极管连接所述机车蓄电池，发射极连接所述总开关，栅极连接所述电压比较器的输出口；所述集电极与发射极之间并联所述吸收电路。
所述电路板为印刷电路板。
所述电压调整器的插头座为五位航空压接插头座。
所述电压比较器型号为LM193。
所述绝缘栅双极晶体管自带所述续流二极管。
所述续流二极管为一快速恢复二极管。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型由于在功放电路上将现有技术的老型号达林顿管和双极性大功率管复合用的两只管子改用一只自带续流二极管的绝缘栅双极晶体管代替，并且由原来的电流驱动改为电压驱动，使电路功耗降低，控制精度更高；同时续流二极管由老型的普通整流二极管改为快速恢复二极管，从而有效地保护功放电路。2、本实用新型由于改进了功放电路，现有技术中所用并联稳压电源的稳压二极管由15V改为12V，双运放FX158比较器由电压比较器LM193替换，从而大大提高了电压的稳定度。3、本实用新型根据新改进的电路重新设计了印刷电路板，新的印刷电路板面积仅是现有电压调整器的1/8。4、本实用新型重新计算了散热器的散热面积，减小了散热面积，缩小了体积，同时减少了散热器的数量，从而减少本实用新型的整体体积。5、本实用新型选用五位航空压接插头座，减小了体积，在组装工艺及产品性能的可靠性上都有了很大的提高。本实用新型可广泛应用于内燃机车电压调整领域。
附图说明
图1是本实用新型的原理示意图
图2是本实用新型实施例的电路示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型的电路部分由稳压电源电路1、基准电路2、采样电路3、电压比较电路4和功放电路5组成。功放电路5输出的电压U1加到发电机6的励磁线圈7的一端，由机车蓄电池输出的电压Ui1加到励磁线圈7的上端，由此可以通过励磁线圈7驱动QD发电机6。QD发电机6输出的电压Ui2通过采样电路3反馈入电压比较电路4中，采样电压U4与基准电路2的基准电压U5进行比较。稳压电源电路1为基准电路2和电压比较器电路4提供稳定的电压源U2，稳压电源电路1的输入电压为Ui1。电压比较电路4输出的电压信号U3通过功放电路5的放大，得到励磁线圈7的励磁电压U1，将其输入到励磁线圈7的下端，以对QD发电机电压进行调整。
如图2所示，QD发电机T1端子输出的DC110V电压Ui2，经采样电路3取出可调的反馈采样电压U4，输出到电压比较电路的反向输入端。由蓄电池提供的DC110V励磁电压Ui1通过T2端子，为稳压电源电路1、基准电路2和电压比较电路提供电压输入。功放电路5输出U1到T3端子，以调频调宽的斩波方式去励磁QD发电机发电。QD发电机T4端子接地，其支路上串联本实用新型的总开关K，总开关K的两端并联电容C8。
稳压电源电路1包括分压电阻R6、吸收滤波电路、稳压滤波电路。分压电阻R6一端连接T2端子，另一端依次连接稳压滤波电路和总开关K。吸收滤波电路一端连接T2端子与分压电阻R6的连接点，另一端连接总开关K。本实用新型的稳压滤波电路包括电容C2、电容C3、和稳压二极管Z2，电容C2和电容C3并联后得到的并联电路一端接在电阻R6与基准电路2之间，另一端与总开关K1串联；稳压二极管Z2并联在电容C2两端，用于稳压和滤波。吸收滤波电路包括电容C5和电容C6，电容C5和电容C6分别并联在T2端子与总开关K1之间。稳压二极管Z2将电压稳定在12V。在电容C2和电容C3两端分别并联电压比较器LM193的4口、8口，以及基准电路2。稳压电源电路1为电压比较器LM193和基准电路2提供电压U2。
基准电路2包括电阻R3和电压基准稳压二极管Z1。电阻R3和电压基准二极管Z1串联后，基准二极管Z1的阳极与总开关K1串联，从电阻R3与电压基准二极管Z1之间输出基准电压U5，稳压二极管Z1将电压稳定在6V。基准电路2输出基准电压U5输入电压比较器LM193的正向输入3口，与反馈电压信号U4进行比较。
采样电路3包括电阻R1、电阻R2、电容C1和电位器W1，其中电阻R1串联在端子T2的支路上，再依次与电位器W1、电阻R2和总开关K1串联，电容C1并联在电位器W1和电阻R2两端。电容C1为滤波电容，通过电位器W1的抽头输出端输出采样电压U4输入电压比较器LM193的反向输入口2。
比较电路4包括电压比较器LM193、上拉电阻R4和高频率波电容C7。反向输入口2中的基准电压U5和正向输入口3中的采样电压U4进行比较，通过输出口1输出比较信号U3。上拉电阻R4和高频率波电容C7串联后的电路并联在基准电路2两端，电压比较器LM193的输出口连接上拉电阻R4和高频率波电容C7的连接点。
功放电路5包括抗寄生振荡电阻R5、电阻R7、绝缘栅双极晶体管IGBT和电容C4组成，其中绝缘栅双极晶体管IGBT自带续流二极管D1，续流二极管D1为一快速恢复二极管。绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极与续流二极管D1的阳极串接，续流二极管D1的阴极接在电阻R6与T2端子之间；绝缘栅双极晶体管IGBT的发射极与总开关K1串联。电阻R7与电容C4串联后并联在绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极和发射极两端，用于吸收和滤波。绝缘栅双极晶体管IGBT工作在开关状态，电压比较器LM193输出的比较信号U3经电阻R5加到绝缘栅双极晶体管IGBT的栅极。抗寄生振荡电阻R5一端连接上拉电阻R4和高频率波电容C7的连接点，另一端连接绝缘栅晶体管IGBT的栅极。绝缘栅双极晶体管IGBT的集电极输出的功放电压U1输出到T3端子，作为QD发电机6的线圈7的励磁电压。
本实用新型根据新改进的电路重新设计了印刷电路板，新的印刷电路板面积仅是现有技术电压调整器的1/8。由于印刷电路板面积减小和功放电路能耗降低的原因，本实用新型重新计算了散热器的散热面积，减小了散热面积，缩小了体积，同时减少了散热器的数量。将现有技术的电压调整器的续流二极管、阻尼二极管和功放管都有单独的散热器，改为多个元件合用一个散热器。由于印刷电路板和散热器的面积均减少，所以就去掉了现有技术用的大机箱，改为将印刷电路板直接固定在散热器上。并在印刷电路板之外在散热器上安装一个金属外罩，用于防尘抗震，这样将本实用新型的体积和重量均大大减少。本实用新型的插头座选用了五位航空压接插头座，去除现有技术中的冗余位数，从而减小了体积，在组装工艺及产品性能的可靠性上都有了很大的提高。
以上所述，仅为本实用新型的一种较佳实施方式，本领域技术人员可依据本实用新型说明书、权利要求书与附图进行修改与等效变换，这样的修改与变换均应包含在本实用新型的专利保护范围之内。
Claims (10)
1、一种机车用电压调整器，其特征在于：它包括电路板、散热器和金属外罩；所述电路板安装在所述散热器上，所述金属外罩于电路板之外安装在散热器上；所述电路板的电路部分包括稳压电源电路、基准电路、采样电路、电压比较电路和功放电路；所述各电路均通过一总开关接地；
所述稳压电源电路包括一分压电阻、吸收滤波电路和稳压滤波电路；所述分压电阻一端连接机车蓄电池，另一端依次连接所述稳压滤波电路和所述总开关；所述吸收滤波电路一端连接所述机车蓄电池所述分压电阻的连接点，另一端连接所述总开关；
所述基准电路包括一电阻和一电压基准二极管，所述电阻和所述电压基准二极管串联后得到的电路并联在所述稳压滤波电路两端；
所述采样电路包括一电阻、一分压电阻、一电容和一电位器，发电机的电压输出端依次与所述分压电阻、电位器、电阻和总开关串联，所述电容并联在所述电位器和所述电阻两端；
所述比较电路包括一电压比较器，所述电位器的抽头输出端连接所述电压比较器的反向输入口；所述电压比较器的正向输入口连接所述电压基准二极管的阴极；
所述功放电路包括一绝缘栅双极晶体管和一滤波电路，所述绝缘栅双极晶体管集电极通过一续流二极管连接所述机车蓄电池，发射极连接所述总开关，栅极连接所述电压比较器的输出口；所述集电极与发射极之间并联所述吸收电路。
2、如权利要求1所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述电路板为印刷电路板。
3、如权利要求1所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述电压调整器的插头座为五位航空压接插头座。
4、如权利要求2所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述电压调整器的插头座为五位航空压接插头座。
5、如权利要求1或2或3或4所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述电压比较器型号为LM193。
6、如权利要求1或2或3或4所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述绝缘栅双极晶体管自带所述续流二极管。
7、如权利要求5所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述绝缘栅双极晶体管自带所述续流二极管。
8、如权利要求1或2或3或4或7所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述续流二极管为一快速恢复二极管。
9、如权利要求6所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述续流二极管为一快速恢复二极管。
10、如权利要求7所述的一种机车用电压调整器，其特征在于：所述续流二极管为一快速恢复二极管。
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|---|---|---|---|---|
| CN106487295A (zh) * | 2015-08-28 | 2017-03-08 | 法雷奥电机设备公司 | 激励电路以及包括它的电压调节器和机动车交流发电机 |
| CN110932627A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-03-27 | 哈尔滨理工大学 | 一种柴油发电机机组自动电压调节稳定装置 |
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