CN215344399U - 一种摩托车用移相半波开关调压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种摩托车用移相半波开关调压器，包括用于将磁电机产生的交流电转换为负半周半波直流电的负半周受控整流电路以及用于根据磁电机输出电压与摩托车大灯电压来控制负半周受控整流电路的输出电压的负半周控制电路，所述负半周受控整流电路具有分别用于连接磁电机的电流输入端和用于连接摩托车大灯的电流输出端；我们知道，交流电是周期性变化的正弦波，本方案能够实现每一周期输入对应一次输出，输出电压和输入电压同频，达到了逐波控制的效果，输出电压稳定，输出纹波小，本方案电路精简，相比CN208209826方案,元件数量可降低30%以上，材料及生产成本大幅降低，相应的产品可靠性风险也大幅降低。

Description

一种摩托车用移相半波开关调压器

技术领域

本实用新型属于调压器技术领域，具体涉及一种摩托车用移相半波开关调压器。

背景技术

摩托车作为大众广泛使用的交通工具，覆盖广，使用率也非常高，调压器作为摩托车电路系统的重要组成部分，其作用是将磁电机发出的高压交流电转换为低压直流电，供给摩托车上的所有电气负载使用，根据调压器整流的方式可将调压器分为半波整流调压器和全波整流调压器，半波整流调压器将交流电正、负半周分别整流后,给不同负载使用，负半周电能给大灯及相关指示灯等纯电阻负载使用，正半周电能给蓄电池、喇叭等容性及感性负载使用，全波整流调压器则是将交流电正、负半周进行全桥整流，然后给蓄电池及其它所有负载使用。

通常使用的普通开关调压器，不能对磁电机的每个周期电压进行均匀控制，导致输出缺波，纹波电压大，对调压器内部元件及整车灯负载和蓄电池寿命都有一定影响，严重者可见灯光明显闪烁。

实用新型内容

针对该不足，CN 208209826 U已公开了一种移相式半波开关调压器电路，该电路能实现移相式逐波控制，但元件组成多，电路相对复杂，成本较高。

对此，本实用新型吸收了CN208209826方案的性能优点及逐波控制思想，提出一种简易的移相式半波开关调压电路，电路简单，元件大幅减少，成本降低。

本实用新型提供如下技术方案：一种摩托车用移相半波开关调压器，包括用于将磁电机产生的交流电转换为负半周半波直流电的负半周受控整流电路以及用于根据磁电机输出电压与摩托车大灯电压来控制负半周受控整流电路的输出电压的负半周控制电路，所述负半周受控整流电路具有分别用于连接磁电机的电流输入端和用于连接摩托车大灯的电流输出端，所述负半周受控整流电路的信号输入端与负半周控制电路的信号输出端连接，所述负半周控制电路包括用于根据摩托车大灯电压与第一基准电压产生第一参考电压的负半周采样控制电路、用于根据第一参考电压与第一锯齿波电压产生占空比可调的第一方波电压的负半周受控触发电路和负半周峰值控制电路，负半周采样控制电路设有用于连接摩托车大灯正端的信号输入端。

优选的，还包括用于将磁电机产生的交流电转换为正半周半波直流电的正半周受控整流电路以及用于根据磁电机输出电压与负载电压来控制正半周受控整流电路的输出电压的正半周控制电路，所述正半周受控整流电路具有分别用于连接磁电机的电流输入端、用于连接负载的电流输出端，所述正半周受控整流电路的信号输入端与正半周控制电路的信号输出端连接，所述正半周控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的正半周过零检测电路、正半周电源电路、基准电路、用于产生与正弦波正半周同频同相位的第二锯齿波电压的正半周锯齿波产生电路、用于根据负载电压与第二基准电压产生第二参考电压的正半周采样放大电路以及用于根据第二参考电压与第二锯齿波电压产生占空比可调的第二方波电压的正半周受控触发电路，所述正半周采样放大电路设有用于连接负载正端的信号输入端，所述正半周过零检测电路设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，所述正半周过零检测电路的信号输出端与正半周锯齿波产生电路的信号输入端连接，所述正半周受控触发电路的信号输入端分别与正半周锯齿波产生电路、正半周采样放大电路的信号输出端连接，正半周受控触发电路的信号输出端与正半周受控整流电路的信号输入端连接。

优选的，所述负半周受控整流电路包括可控硅SCR1，可控硅SCR1的阴极与磁电机的正端连接，可控硅SCR1的阳极与摩托车大灯连接，所述正半周受控整流电路8包括可控硅SCR2，可控硅SCR2的阳极与磁电机的正端连接，可控硅SCR2的阴极与负载连接。

优选的，所述负半周受控触发电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、稳压管Z1。

优选的，所述负半周峰值控制电路包括电阻R6、电阻R8、电阻R11、二极管D3、稳压管Z3、稳压管Z4。

优选的，所述负半周采样控制电路包括电阻R5、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、稳压管Z2、稳压管Z5、二极管D4、三极管Q2。

优选的，所述正半周电源电路包括二极管D5、电阻R14、电阻R16、三极管Q3、稳压管Z6。

优选的，所述正半周过零检测电路包括电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R19、三极管Q4。

优选的，所述正半周受控触发电路包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R29、三极管Q5、三极管Q6、二极管D6、二极管D7、运算放大器U2A。

优选的，所述正半周锯齿波产生电路包括电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、二极管D8、运算放大器U1A。

优选的，所述基准电路包括电阻R30、电阻R35、电阻R36。

优选的，所述正半周采样放大电路包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、二极管D9、运算放大器U1B、运算放大器U2B。

优选的，还包括用于保护负载的正半周输出过压保护电路，所述正半周输出过压保护电路包括三极管Q7与稳压管Z7，稳压管Z7的阳极与磁电机负极端连接，稳压管Z7的阴极依次通过电阻R38、电阻R37与负载的正端连接，三级管Q7的基极接入电阻R38与电阻R37之间，三级管Q7的发射极与负载的正端连接，三级管Q7的集电极通过电阻R34与所述正半周采样放大电路运算放大器U2A的正输入端连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、我们知道，交流电是周期性变化的正弦波，本方案能够实现每一周期输入对应一次输出，输出电压和输入电压同频，达到了逐波控制的效果，输出电压稳定，输出纹波小。

2、本方案电路精简，相比CN208209826方案,元件数量可降低30%以上，材料及生产成本大幅降低，相应的产品可靠性风险也大幅降低。

附图说明

图1为本实用新型的调压器系统框图；

图2为本实用新型的调压器原理框图；

图3为本具体实施方式中调压器原理图；

图4为本具体实施方式中调压器输入输出波形图；

图中：1、负半周受控整流电路；2、负半周受控触发电路；3、负半周峰值控制电路；4、负半周采样控制电路；5、正半周锯齿波产生电路；6、正半周受控触发电路；7、正半周输出过压保护电路；8、正半周受控整流电路；9、正半周过零检测电路；10、正半周电源电路；11、正半周采样放大电流；12、基准电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例

请参阅图1至图4，本实用新型提供一种技术方案：一种摩托车用移相半波开关调压器，包括用于将磁电机产生的交流电转换为负半周半波直流电的负半周受控整流电路1以及用于根据磁电机输出电压与摩托车大灯电压来控制负半周受控整流电路1的输出电压的负半周控制电路，负半周受控整流电路1具有分别用于连接磁电机的电流输入端和用于连接摩托车大灯的电流输出端，负半周受控整流电路1的信号输入端与负半周控制电路的信号输出端连接，负半周控制电路包括用于根据摩托车大灯电压与第一基准电压产生第一参考电压的负半周采样控制电路4、用于根据第一参考电压与第一锯齿波电压产生占空比可调的第一方波电压的负半周受控触发电路2和负半周峰值控制电路3，负半周采样控制电路4设有用于连接摩托车大灯正端的信号输入端。

本实施例中，优选的，还包括用于将磁电机产生的交流电转换为正半周半波直流电的正半周受控整流电路8以及用于根据磁电机输出电压与负载电压来控制正半周受控整流电路8的输出电压的正半周控制电路，正半周受控整流电路8具有分别用于连接磁电机的电流输入端、用于连接负载的电流输出端，正半周受控整流电路8的信号输入端与正半周控制电路的信号输出端连接，正半周控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的正半周过零检测电路9、正半周电源电路10、基准电路12、用于产生与正弦波正半周同频同相位的第二锯齿波电压的正半周锯齿波产生电路5、用于根据负载电压与第二基准电压产生第二参考电压的正半周采样放大电路11以及用于根据第二参考电压与第二锯齿波电压产生占空比可调的第二方波电压的正半周受控触发电路6，正半周采样放大电路11设有用于连接负载正端的信号输入端，正半周过零检测电路9设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，正半周过零检测电路9的信号输出端与正半周锯齿波产生电路5的信号输入端连接，正半周受控触发电路6的信号输入端分别与正半周锯齿波产生电路5、正半周采样放大电路11的信号输出端连接，正半周受控触发电路6的信号输出端与正半周受控整流电路8的信号输入端连接。

本实施例中，优选的，负半周受控整流电路1包括可控硅SCR1，可控硅SCR1的阴极与磁电机的正端连接，可控硅SCR1的阳极与摩托车大灯连接，正半周受控整流电路8包括可控硅SCR2，可控硅SCR2的阳极与磁电机的正端连接，可控硅SCR2的阴极与负载连接。

本实施例中，优选的，负半周受控触发电路2包括二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、稳压管Z1。

本实施例中，优选的，负半周峰值控制电路3包括电阻R6、电阻R8、电阻R11、二极管D3、稳压管Z3、稳压管Z4。

本实施例中，优选的，负半周采样控制电路4包括电阻R5、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、稳压管Z2、稳压管Z5、二极管D4、三极管Q2。

本实施例中，优选的，正半周电源电路10包括二极管D5、电阻R14、电阻R16、三极管Q3、稳压管Z6。

本实施例中，优选的，正半周过零检测电路9包括电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R19、三极管Q4。

本实施例中，优选的，正半周受控触发电路6包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R29、三极管Q5、三极管Q6、二极管D6、二极管D7、运算放大器U2A。

本实施例中，优选的，正半周锯齿波产生电路5包括电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、二极管D8、运算放大器U1A。

本实施例中，优选的，基准电路12包括电阻R30、电阻R35、电阻R36。

本实施例中，优选的，正半周采样放大电路11包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、二极管D9、运算放大器U1B、运算放大器U2B。

本实施例中，优选的，还包括用于保护负载的正半周输出过压保护电路7，正半周输出过压保护电路7包括三极管Q7与稳压管Z7，稳压管Z7的阳极与磁电机负极端连接，稳压管Z7的阴极依次通过电阻R38、电阻R37与负载的正端连接，三级管Q7的基极接入电阻R38与电阻R37之间，三级管Q7的发射极与负载的正端连接，三级管Q7的集电极通过电阻R34与正半周采样放大电路11运算放大器U2A的正输入端连接。

图3是一个示意电路原理图，其示出依据本实用新型的一个实施例。

一、交流电正半周：

1.1 正半周电源电路6：

A(磁电机正)→D5→R14→Q3 be结→C6→E(磁电机负)，使得Q3导通→给C6充电。C6储存能量供各分支电路整个周期使用。

1.2 正半周过零检测电路9：

A(磁电机正)→D5→R17→R18、C7→Q4 be结→E(磁电机负)，使得Q4导通→Q4集电极低电平（即交流电过零后处于正半周时，U1A 负输入端为低电平）。

1.3 基准电路12：

C6正→R30→IC1、R35、R36→E(磁电机负)，IC1 1脚得到基准电压1，送入U1A 正输入端和U2B 负输入端；R44与R45分压，R45上电压为基准电压2，送入U1B负输入端。

1.4 正半周锯齿波产生电路5：

R26→R25→E(磁电机负)；

R26→R27→R28→C10→E(磁电机负)；

R27→D8→U1A输出端→E(磁电机负)；

当处于正半周时，U1A负输入端为低电平，则U1A输出为高电平；处于负半周时，U1A负输入端为高电平，则U1A输出为低电平。在C10上完成一个充、放电周期，以此产生周期性锯齿波信号。

1.5 正半周采样放大电路11

输出电压经D9→C14→E(磁电机负)；

D9→R40→R41→R42、C12→E(磁电机负)；

R42上电压信号送入U1B正输入端，和U1B负输入端基准电压2比较，将比较结果送入U2A输入端。（因为比较器是OC输出，所以U1B只能输出低电平）

R42上电压信号同时送入U2B正输入端,和U2B负输入端基准电压比较,然后输出两者差值并放大后的电压信号,再将此电压信号送入U2A负输入端。

1.6 正半周输出过压保护电路7：

B输出端→D9、C14正→R37、Q7 be结→R38→Z7→E(磁电机负)，使得Q7导通→R34→U2A负输入端；

1.7 正半周受控触发电路6：

U2A 输出端→R22→R23、C9、Q6 be结→E(磁电机负)，使得Q6导通；

A(磁电机正)→R20、C8、Q5 be结→R21→D6→Q6 ce结→E(磁电机负)，使得Q5导通；

A(磁电机正)→Q5 ce结→D7→R24→R29→D9→C14→E(磁电机负)，使得SCR2导通；

1.8 正半周受控整流电路8

A(磁电机正)→SCR2→B输出端

B输出端→D9→FI输出端

磁电机正半周能量输出给负载使用。

当B、FI输出电压高时，R42处电压高→U2B输出电压高→送入U2A负输入端,和U2A正输入端锯齿波比较→U2A导通角小→Q6导通时间短→Q5导通时间短→SCR导通时间短→B、FI输出电压降低；

反之，当B、FI输出电压低时，R42处电压低→U2B输出电压低→送入U2A负输入端,和U2A正输入端锯齿波比较→U2A导通角大→Q6导通时间长→Q5导通时间长→SCR导通时间长→B、FI输出电压升高。

二、交流电负半周：

2.1 负半周受控触发电路2：

E(磁电机负)→Q1 be结、C2、R4→R3→D2→Z1→R2→A(磁电机正)，使得Q1导通；

E(磁电机负)→Q1 ce结→R1→D1→C1→A(磁电机正)，使得SCR1导通。

2.2负半周受控整流电路1：

E(磁电机负)→L输出端→SCR1→A(磁电机正)。

2.3负半周峰值控制电路3：

D3→R6；

D3→Z3→R8；

Z3→Z4→R11。

2.4负半周采样控制电路4：

E(磁电机负)→Q2 be结、R5、C4→Z2→R7、R9、C5负→D4→R13

→R12→L输出端；

E(磁电机负)→R10、R9→D4；

E(磁电机负)→C5→D4；

E(磁电机负)→Z5→R13。

当L输出电压高时，C5采集到电压高，放电到Z2以下所需时间长→Q2导通时间长→Q1导通时间短→SCR1导通时间短→L输出电压降低；

反之，当L输出电压低时，C5采集到电压低，放电到Z2以下所需时间短→Q2导通时间短→Q1导通时间长→SCR1导通时间长→L输出电压升高。

本实用新型的工作原理及使用流程：

一、交流电正半周：

1.1正半周电源电路10工作,给正半周过零检测电路9、正半周锯齿波产生电路5、正半周采样放大电路11、正半周受控触发电路6、基准电路12提供电源。

1.2正半周过零检测电路9工作→正半周锯齿波产生电路5产生周期性锯齿波信号。

1.3基准电路12给正半周受控触发电路6和正半周采样放大电路11提供基准电压。

1.4正半周采样放大电路11对输出电压进行采样后放大，和1.2中产生的锯齿波信号进行比较→得到正半周受控触发电路6的导通角→正半周受控整流电路8导通输出电压给负载2和负载3使用。

当输出电压高时，正半周采样放大电路11采集到电压高，正半周受控触发电路6的导通角减小，正半周受控整流电路8导通时间减少，输出电压降低。

反之，当输出电压低时，正半周采样放大电路11采集到电压低，正半周受控触发电路6的导通角增大，正半周受控整流电路8导通时间增加，输出电压升高，形成闭环控制。

另外的，正半周输出过压保护电路7用于无电池时输出峰值限制，对后级负载进行保护。

二、交流电负半周：

2.1 负半周受控触发电路2工作→负半周受控整流电路1导通输出电压给负载1使用。

2.2 负半周峰值控制电路3对输出电压峰值进行控制,同时负半周采样控制电路4对输出电压进行采样,确定负半周受控触发电路2下一个周期的导通角,反馈到负半周受控触发电路2。

当输出电压高时，负半周采样控制电路4控制时间长，负半周受控触发电路2的导通角减小，负半周受控整流电路1导通时间减少，输出电压降低。

反之，当输出电压低时，负半周采样控制电路4控制时间短，负半周受控触发电路2的导通角增大，负半周受控整流电路1导通时间增加，输出电压升高，形成闭环控制。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：包括用于将磁电机产生的交流电转换为负半周半波直流电的负半周受控整流电路(1)以及用于根据磁电机输出电压与摩托车大灯电压来控制负半周受控整流电路(1)的输出电压的负半周控制电路，所述负半周受控整流电路(1)具有分别用于连接磁电机的电流输入端和用于连接摩托车大灯的电流输出端，所述负半周受控整流电路(1)的信号输入端与负半周控制电路的信号输出端连接，所述负半周控制电路包括用于根据摩托车大灯电压与第一基准电压产生第一参考电压的负半周采样控制电路(4)、用于根据第一参考电压与第一锯齿波电压产生占空比可调的第一方波电压的负半周受控触发电路(2)和负半周峰值控制电路(3)，负半周采样控制电路(4)设有用于连接摩托车大灯正端的信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：还包括用于将磁电机产生的交流电转换为正半周半波直流电的正半周受控整流电路(8)以及用于根据磁电机输出电压与负载电压来控制正半周受控整流电路(8)的输出电压的正半周控制电路，所述正半周受控整流电路(8)具有分别用于连接磁电机的电流输入端、用于连接负载的电流输出端，所述正半周受控整流电路(8)的信号输入端与正半周控制电路的信号输出端连接，所述正半周控制电路包括用于产生与磁电机输出电压同频同相位正弦波的正半周过零检测电路(9)、正半周电源电路(10)、基准电路(12)、用于产生与正弦波正半周同频同相位的第二锯齿波电压的正半周锯齿波产生电路(5)、用于根据负载电压与第二基准电压产生第二参考电压的正半周采样放大电路(11)以及用于根据第二参考电压与第二锯齿波电压产生占空比可调的第二方波电压的正半周受控触发电路(6)，所述正半周采样放大电路(11)设有用于连接负载正端的信号输入端，所述正半周过零检测电路(9)设有用于采集磁电机输出电压的信号输入端，所述正半周过零检测电路(9)的信号输出端与正半周锯齿波产生电路(5)的信号输入端连接，所述正半周受控触发电路(6)的信号输入端分别与正半周锯齿波产生电路(5)、正半周采样放大电路(11)的信号输出端连接，正半周受控触发电路(6)的信号输出端与正半周受控整流电路(8)的信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述负半周受控整流电路(1)包括可控硅SCR1，可控硅SCR1的阴极与磁电机的正端连接，可控硅SCR1的阳极与摩托车大灯连接，所述正半周受控整流电路(8)包括可控硅SCR2，可控硅SCR2的阳极与磁电机的正端连接，可控硅SCR2的阴极与负载连接。

4.根据权利要求1所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述负半周受控触发电路(2)包括二极管D1、二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、三极管Q1、稳压管Z1。

5.根据权利要求1所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述负半周峰值控制电路(3)包括电阻R6、电阻R8、电阻R11、二极管D3、稳压管Z3、稳压管Z4。

6.根据权利要求1所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述负半周采样控制电路(4)包括电阻R5、电阻R7、电阻R9、电阻R10、电阻R12、电阻R13、稳压管Z2、稳压管Z5、二极管D4、三极管Q2。

7.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述正半周电源电路(10)包括二极管D5、电阻R14、电阻R16、三极管Q3、稳压管Z6。

8.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述正半周过零检测电路(9)包括电阻R15、电阻R17、电阻R18、电阻R19、三极管Q4。

9.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述正半周受控触发电路(6)包括电阻R20、电阻R21、电阻R22、电阻R23、电阻R24、电阻R29、三极管Q5、三极管Q6、二极管D6、二极管D7、运算放大器U2A。

10.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述正半周锯齿波产生电路(5)包括电阻R25、电阻R26、电阻R27、电阻R28、二极管D8、运算放大器U1A。

11.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述基准电路(12)包括电阻R30、电阻R35、电阻R36。

12.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：所述正半周采样放大电路(11)包括电阻R31、电阻R32、电阻R33、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42、二极管D9、运算放大器U1B、运算放大器U2B。

13.根据权利要求2所述的一种摩托车用移相半波开关调压器，其特征在于：还包括用于保护负载的正半周输出过压保护电路(7)，所述正半周输出过压保护电路(7)包括三极管Q7与稳压管Z7，稳压管Z7的阳极与磁电机负极端连接，稳压管Z7的阴极依次通过电阻R38、电阻R37与负载的正端连接，三级管Q7的基极接入电阻R38与电阻R37之间，三级管Q7的发射极与负载的正端连接，三级管Q7的集电极通过电阻R34与所述正半周采样放大电路(11)运算放大器U2A的正输入端连接。

Images