CN2127193Y

CN2127193Y - 电子电流调节器

Info

Publication number: CN2127193Y
Application number: CN 92216398
Authority: CN
Inventors: 李德俊
Original assignee: DALIAN ROLLING STOCK PLANT MIN
Current assignee: CRRC Dalian Co Ltd
Priority date: 1992-07-01
Filing date: 1992-07-01
Publication date: 1993-02-17
Anticipated expiration: 2002-07-01

Abstract

一种电子电流调节器，由一个脉冲宽度调制集成电路和一个执行电路组成，其特征在于把控制脚1、 2、4和5接地不用，而把补偿脚9作为控制输入端，对执行电路的VMOS管T₂设置一个由三极管T₁ 和电阻R₂组成的栅极高速放电电路。具有结构简单，性能可靠，调节细微等优点，适用于开环人工控制、PID系统控制和计算机控制的执行电路。

Description

本实用新型是关于电流控制技术领域的，尤其涉及汽车、发电设备、内燃机车上的发电机励磁电流调节及电加热等系统控制技术。

以往的汽车、发电设备、内燃机车上的发电机励磁调节装置，多采用带触点的电磁振动式调节方式，由于触点频繁动作而引起机械磨损、电弧烧损以及灰尘、油污污染和弹簧疲劳等原因，需要进行定期维修和调整。于是，有人设计出电子励磁电流调节装置，例如东风₄内燃机车上有的励磁电流调节装置就是采用这种形式的。然而，这些电子装置大都是由分立电子元件构成，电路设计过于复杂，造价高，体积大，而且由于所用器件较多，多个元件的非线性以及同类元件多参数的离散性，因而调整麻烦，可靠性较差。近几年来随着集成电路工业的飞速发展，人们开始寻求用集成电路来减少电子励磁电流调节装置的器件个数、提高装置的可靠性，例如中国88217960.8号实用新型专利申请中所提供的技术方案，就是采用一块MC1723型单片集成电路，电阻分压式电压采集电路采集发电机输出电压的幅值与集成电路中的规定电压进行比较，集成电路的输出信号控制达林顿管的截止与导通，以调节发电机的励磁电流平均值，进而达到调节发电机输出电压恒定的目的。但是这种调节装置开关频率不固定，电流脉动量大，调节粗糙，而且它只适用于迅速反应的闭环控制系统，不能满足一些控制系统中的PID调节（即比例积分微分调节）或者开环式电流调节的要求。

本实用新型的目的就是要克服以上已有技术之不足，提供一种结构简单、性能稳定可靠的电子电流调节器，该调节器调节电流平滑细致，不仅可以用于闭环控制，而且还可以用于开环控制和PID调节系统，特别是可以用于计算机控制的执行电路。

本实用新型的目的是这样实现的，一种电子电流调节器，它由一个脉冲宽度调制集成电路和一个执行电路组成。该集成电路的脚6和脚7分别通过电阻R_T和电容C_T接地，形成锯齿波发生电路，直流电源V_CC接在脚15上，并通过电阻R₁接脚12和13上，脚11和14接到执行电路的输入端，该集成电路的控制脚1、2、4和5接地，把补偿脚9作为控制输入端。

本实用新型的较好方案是该集成电路和该执行电路之间串接一个保护二极管D₁，该二极管的阳极接到该集成电路的输出端，阴极接到执行电路的输入端。

本实用新型的较好方案是该执行电路中的执行元件采用VMOS管T₂，三极管T₁的发射极和集电极接在VMOS管T₂的栅极和地线之间，二极管D₂的阴极接在VMOPS管T₂的栅极上，阳极接在三极管T₁的基极和该集成电路的输出端上。电阻R₂接在三极管T₁的基极和地线之间，形成VMOS管T₂栅极高速放电电路。另外，可在VMOS管T₂的栅极和三极管T₁的发射极之间串接一个保护电阻R₃。

本实用新型的优点是：

（1）电路非常简单，仅用一块集成电路和简单的执行电路。

（2）输出脉冲频率只由R_T.C_T数值决定，可任意方便设定。

（3）输出电流平滑细微，可人工开环方式或PID方式控制负载电流值。

（4）由于此种集成电路的脚9控制电压范围都为0至5V，使电路性能的一致性大为提高，特别适合用于计算机控制的执行电路。

（5）由于是定频调宽电路，执行管工作在开关状态，损耗小，效率高，从而也提高了可靠性。

（6）电路中D₁.R₃的设置，能够防止高电压进入集成电路，以及防止由于T₂损坏时可能造成瞬时大电流损坏T₁，从而提高了本实用新型的可靠性。

图1是本实用新型的一个实施例的原理图。

图2是本实用新型的另一个实施例的原理图。

图3是本实用新型的另一个实施例的原理图。

下面结合附图说明本实用新型的最佳实施例。

如图1所示，脉冲宽度调制集成电路采用SG3524（或1524、2524），集成电路的脚6通过电阻R_T接地，脚7通过电容器C_T接地，脚1.2.4.5和8接地，脚12.13通过电阻R₁与脚15一起接在集成电路工作电源V_CC上，脚11和14相连后接到输出二极管D₁的阳极，这样就构成了由R_T.C_T参数决定其频率的锯齿波振荡电路。若在集成电路的补偿脚9加上V₁控制电压，V₁从0至5V变化时，脚11和14将输出宽度可变的脉冲方波，方波的占空比为0至90％左右，V₁定在0至5V范围内的某一值时，输出脉冲方波就有一个相应的宽度并保持不变，方波频率为振荡器锯齿波频率。这就是说，控制V₁电压值就可平滑地调节输出脉冲宽度。

执行电路采用VMOS管T₂，三极管T₁的发射极和集电极通过电阻R₃接在VMOS管的栅极G和漏极S之间，二极管D₂接在T₁的发射极和基极之间，D₁的阴极、D₂的阳极以及T₁的基极通过电阻R₂接地，D₂、T₁和R₂构成了VMOS管栅极高速放电电路，使VMOS管由导通进入截止状态的速度加快，减小功率损耗。

电路是这样工作的，当一定宽度的方波从集成电路的脚11和14通过D₁输出时，再经D₂、R₃送到VMOS管的栅极，使T₂很快饱和导通，接在电源V₃与VMOS管源极D之间的发电机励磁绕组E₁－E₂很快得到电流。当方波进入低电平时，D₁、D₂截止，VMOS管栅极上的电荷经R₃、T₁的发射极和基极、R₂至VMOS的漏极，与此同时，由于T₁的放大作用又形成T₁的集电极电流，使栅极上的电荷迅速放掉，VMOS管立即由导通变为截止。集成电路输出的方波越宽，T₂导通时间就越长，E₁－E₂中电流就越大，反之亦然。因此，通过改变V₁的电压值就能平滑而细微地改变集成电路输出方波的占空比，从而相应改变E₁－E₂电流值，控制发电机的输出。

V₁可以是人为的开环控制电压，也可以是PID调节系统的输出电压。计算机的数模变换输出，一般都是0至5V，而SG3524系列脉冲宽度调制器内部稳定电压值是5V，补偿脚9的控制电压也是0至5V。将计算机系统的数模转换输出端接在SG3524的脚9时，两者控制电平完全一致，不用做任何工作，就可直接相连，非常方便。计算机可根据各种需要来设置和控制执行电路中的电流值。因此，本实用新型可用于开环控制、PID控制和计算机控制系统。

T₂的负载可以是发电机励磁绕组，也可以是电热负载等。

D₁的作用是保护集成电路，如本电路中，V₃一般电压较高，当T₂由于某种原因损坏时，有可能造成T₂的D、G极内部相连，这时高电压V₃将经T₂的D.G极、R₃到T₁的e、b极，若没有D₁，这个高电压将会一直送到集成电路的输出脚11和14，而造成SG3524的损坏。有了D₁后，集成电路的脉冲可以输出，但执行电路高电压被D₁阻断，使集成电路能安全可靠工作。

电路中R₃是一个小功率、低阻值的电阻，它只允许很小的电流通过。当发生T₂的D.G极相连故障时，就会有很大的电流经过R₃、很快使它烧断，电路被快速切断，相应的就保护了T₁不致损坏，所以R₃实质上是起保险丝的作用。小电流保险丝不好在电子电路板上安装，而电阻是很好装配和更换的。

也可用其它型号脉冲宽度调制集成电路实现本实用新型的技术方案，如图2就是利用SG3525A脉冲宽度调制器构成的电子电流调节器。图3是利用TL494（495）集成电路构成的电子电流调节器，还有其它型号的脉冲宽度调制器也能用。这些实施例都是把与图1实施例中的脚1、2、4和5具有相同功能的脚接地不用，而把与图1实施例中的脚9具有相同功能的脚做为控制输入端。图2和图3实施例中的执行电路中的执行管分别采用三极管和达林顿管。

Claims

1、一种电子电流调节器，它由一个脉冲宽度调制集成电路和一个执行电路组成、该集成电路的脚6和脚7分别通过电阻R_T和电容CT接地，形成锯齿波发生电路，直流电源V_cc接在脚15上；并通过电阻R₁接到脚12和13上，脚11和14接到执行电路的输入端线2，其特征在于，该集成电路的控制脚1、2、4和5接地，把补偿脚9作为控制输入端。

2、根据权利要求1所述的电子电流调节器，其特征在于该集成电路和该执行电路之间串接一个保护二极管D₁，该二极管的阳极接到该集成电路的输出端线2上，阴极接到执行电路的输入端线3。

3、根据权利要求1或2所述的电子电流调节器，其特征在于该执行电路中的执行元件采用VMOS管T₂，三极管T₁的发射极和集电极接在VMOS管T₂的栅极和地线之间，二极管D₂的阴极接在VMOS管T₂的栅极上，阳极接在三极管T₁的基极和该集成电路的输出端线3上，电阻R₂接在三极管T₁的基极和地线之间，形成VMOS管T₂的栅极高速放电电路。

4、根据权利要求3所述的电子电流调节器，其特征在于，在VMOS管T₂栅极和三极管T₁的发射极之间串接一个保护电阻R₃。