CN215378427U - 一种用于直流发电机的电弧消除电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于直流发电机的电弧消除电路，具有正输出端和负输出端，电弧消除电路包括连接的电机绕组和三相整流单元，其特征在于：还包括电弧消除单元，所述电弧消除单元连接与三相整流单元连接，用于消除直流发电机上电瞬间产生的电弧；所述电弧消除单元包括滤波电容、充电电阻、第一NMOS管和驱动电源芯片，通过滤波电容、充电电阻和第一NMOS管形成一延时开关回路，利用滤波电容充电的时间延迟第一NMOS管的导通，能够减小直流发电机在上电瞬间的大电流冲击，进而避免电弧或电火花的产生，结构简单、具有较强的实用性。

Description

一种用于直流发电机的电弧消除电路

技术领域

本实用新型涉及电弧消除技术领域，特别是涉及一种用于直流发电机的电弧消除电路。

背景技术

目前，市面上的直流发电机中尤其大功率的直流发电机，其电机在三相整流后需要较大的滤波电容来减小输出电压尖峰，而滤波电容作为储能元件，在连接外部电源时会对滤波电容进行充电，在此过程中因瞬间大电流的存在将产生爆炸声和较大的火花，导致外部电源与发电机连接处的导线或端子表面因高温而结疤或损坏；并且其破坏程度与电容容量的大小成正比，产品的输出功率越大所需要的电容容量也越大，从而破坏程度也越高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于直流发电机的电弧消除电路，以解决现有直流发电机在上电瞬间由于大电流冲击产生电弧或电火花而造成器件损坏的问题。

为解决上述问题，本提供一种用于直流发电机的电弧消除电路，一种用于直流发电机的电弧消除电路，具有正输出端和负输出端，电弧消除电路包括依次连接的电机绕组、三相整流单元和电弧消除单元，所述电弧消除单元连接与三相整流单元连接，用于消除直流发电机上电瞬间产生的电弧；

所述电弧消除单元包括滤波电容、充电电阻、第一NMOS管和驱动电源芯片，所述驱动电源芯片具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述驱动电源芯片的第一端和滤波电容的正极均与正输出端连接，所述滤波电容的负极与所述充电电阻的一端、第一NMOS管的漏极以及驱动电源芯片的第二端均连接，所述第一NMOS管的栅极与所述驱动电源芯片的第三端连接，所述充电电阻的另一端、第一 NMOS管的源极以及驱动电源芯片的第四端均接地。

采用上述结构，在直流发电机上电的瞬间，利用充电电阻为滤波电容进行充电，当滤波电容充电未完成时，驱动电源芯片的第二端与地线之间存在电压差或驱动电源芯片的第二端处于高电位，使得驱动电源芯片的第三端无驱动信号输出，此时第一NMOS管处于截止状态，也即外部电源暂时还未接入直流发电机；随着滤波电容的充电，驱动电源芯片的第三端电压逐渐降低，直到低于驱动电源芯片内部设定的基准电压时，驱动电源芯片的第三端将输出驱动信号，使得第一 NMOS管导通，外部电源接入直流发电机；利用滤波电容充电的时间延迟第一NMOS管导通的时间，能够减小直流发电机在上电瞬间的大电流冲击，进而避免电弧或电火花的产生。

进一步的，还包括反接保护电路，所述反接保护单元与电弧消除电源连接，用于防止正输出端和负输出端与外部电源反接。

进一步的，所述反接保护电路包括光电耦合器、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和二极管，所述第一电阻的一端与所述正输出端连接，另一端与所述光电耦合器的阳极输入端连接，所述光电耦合器的阴极输入端与所述负输出端连接；所述光电耦合器的集电极输出端与其发射极输出端连接后与所述第二NMOS 管的栅极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述负输出端连接，所述第二NMOS管的漏极还与二极管的负极连接，所述二极管的正极与所述第二NMOS管的源极连接；所述第二电阻的一端与所述正输出端连接，另一端与所述第三电阻和第四电阻串联后接地；所述第二 NMOS管的栅极还连接在所述第二电阻和第三电阻之间，所述第二 NMOS管的源极还连接在第三电阻和第四电阻之间。

进一步的，所述反接保护单元还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的正极与光电耦合器的输入阴极端连接，负极与所述光电耦合器的输入阳极端连接。

进一步的，所述电弧消除单元还包括缓冲电阻，所述缓冲电阻连接在所述第一NMOS管的栅极与所述驱动电源芯片的第三端之间。

进一步的，所述电弧消除单元还包括第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的负极与所述第一NMOS管的栅极连接，正极接地。

本实用新型在三相整流单元输出的前端增设电弧消除单元，在直流发电机上电的瞬间，利用充电电阻为滤波电容进行充电，滤波电容充电未完成时，驱动电源芯片的第三端无驱动信号输出，第一NMOS 管处于截止状态；当滤波电容充电完成后，驱动电源芯片的第三端输出驱动信号，使第一NMOS管导通，外部电源接入直流发电机，以达到延时接通外部电源的目的，减小了直流发电机在上电瞬间的大电流冲击，避免电弧或电火花的产生。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种用于直流发电机的电弧消除电路，具有正输出端OUT+和负输出端OUT-，所述正输出端OUT+和负输出端OUT-用于与外部电源或蓄电池连接，用于为外部电源或蓄电池供电。该电弧消除电路包括依次连接的电机绕组1、三相整流单元2、电弧消除单元3和反接保护电路4，所述电弧消除电路3用于减小直流发电机上电瞬间产生的大电流冲击，消除电弧或电火花，避免连接处的导线或端子表面因高温结疤或损坏；所述反接保护单元4用于防止引入直流发电机的外部电源反接。

所述电弧消除单元3包括滤波电容C_N、充电电阻R_X、第一NMOS 管Q₁、驱动电源芯片A、缓冲电阻R_S和第一稳压二极管ZD₁，所述驱动电源芯片A具有第一端A₁、第二端A₂、第三端A₃和第四端A₄；所述驱动电源芯片A的第一端A₁和滤波电容C_N的正极与所述正输出端OUT+连接，所述滤波电容C_N的负极通过充电电阻R_X接地，所述充电电阻R_X用于为滤波电容C_N充电，同时该充电电阻R_X还具有限流的作用的，其阻值的大小决定了滤波电容C_N充电速度，进而决定了第一NMOS管Q₁接通的时间。所述滤波电容C_N的负极还与所述第一NMOS管Q₁的漏极以及驱动电源芯片A的第二端A₂均连接，所述第一NMOS管Q₁的栅极通过所述缓冲电阻R_S与驱动电源芯片A 的第三端A₃连接，所述充电电阻R_X的另一端、第一NMOS管Q₁的源极以及驱动电源芯片A的第四端A₄均接地。所述驱动电源芯片A 的第二端A2用于接收滤波电容C_N的充电反馈信号，即检测A点处的开启电压VT，并根据开启电压VT与地线之间的电压差控制第三端A₃上驱动信号的输出，进而控制第一NMOS管Q₁的导通和截止。所述第一稳压二极管ZD₁的负极与所述第一NMOS管Q₁的栅极连接，正极接地，用于稳定所述第一NMOS管Q₁栅极的电压，避免过压而造成第一NMOS管Q₁烧坏。

所述反接保护电路4包括光电耦合器U₁、第二NMOS管Q₂、第一电阻R₁、第二电阻R₂、第三电阻R₃、第四电阻R₄、二极管D和第二稳压二极管ZD₂，所述第一电阻R₁的一端与所述正输出端OUT+ 连接，另一端与所述光电耦合器U₁的阳极输入端连接，所述光电耦合器U₁的阴极输入端与所述负输出端OUT-连接，所述第二稳压二极管ZD₂的正极与光电耦合器U₁的输入阴极端连接，负极与所述光电耦合器U₁的输入阳极端连接，所述第一电阻R₁用于限流，第二稳压二极管ZD₂用于稳定光电耦合器U₁输入端的电压，避免光电耦合器 U₁烧坏。所述光电耦合器U₁的集电极输出端与其发射极输出端连接后与所述第二NMOS管Q₂的栅极连接，所述第二NMOS管Q₂的漏极与所述负输出端OUT-连接。所述第二NMOS管Q₂的漏极还与二极管D的负极连接，所述二极管D的正极与所述第二NMOS管Q₂的源极连接，所述二极管D为第二NMOS管Q₂的等效寄生二极管，用于稳定电压，防止第二NMOS管Q₂被击穿。所述第二电阻R₂的一端与所述正输出端OUT+连接，另一端与所述第三电阻R₃和第四电阻R₄串联后接地，所述第二NMOS管Q₂的栅极还连接在所述第二电阻R₂和第三电阻R₃之间，所述第二NMOS管Q₂的源极还连接在第三电阻R₃和第四电阻R₄之间；所述第二电阻R₂用于限流，所述第三电阻R₃用于为第二NMOS管Q₂提供偏置电压，所述第四电阻R₄为采样电阻，用于对回路中的电流进行采样，并将流过的电流信号转化为电压电流，以对电流进行监控。当外部电源反接时，使得光电耦合器U₁导通，进而第二NMOS管Q₂的栅极电压被拉低对零，此时第二NMOS管Q₂截止，电流无法流入外部电源，以此实现外部电源的反接保护。

本实用新型工作时，在直流发电机上电的瞬间，电弧消除单元3 得电，使充电电阻R_X为滤波电容C_N进行充电，当滤波电容C_N充电未完成时，驱动电源芯片A的第二端A₂与地线之间存在电压差或驱动电源芯片A的第二端A₂处于高电位，使得驱动电源芯片A的第三端A₃无驱动信号输出，此时第一NMOS管Q₁处于截止状态，也即外部电源暂时还未接入直流发电机；充电电阻R_X继续为滤波电容C_N充电，在充电的过程中，驱动电源芯片A的第三端A₃电压逐渐降低，直到低于驱动电源芯片A内部设定的基准电压时，驱动电源芯片A 的第三端A₃将输出驱动信号，使得第一NMOS管Q₁导通，外部电源接入直流发电机。

本实用新型利用滤波电容C_N充电的时间延迟第一NMOS管Q₁的导通，能够减小直流发电机在上电瞬间的大电流冲击，进而避免电弧或电火花的产生，结构简单、具有较强的实用性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于直流发电机的电弧消除电路，具有正输出端和负输出端，电弧消除电路包括连接的电机绕组和三相整流单元，其特征在于：还包括电弧消除单元，所述电弧消除单元连接与三相整流单元连接，用于消除直流发电机上电瞬间产生的电弧；

所述电弧消除单元包括滤波电容、充电电阻、第一NMOS管和驱动电源芯片，所述驱动电源芯片具有第一端、第二端、第三端和第四端，所述驱动电源芯片的第一端与所述驱动电源芯片的第一端和滤波电容的正极均与正输出端连接，所述滤波电容的负极与所述充电电阻的一端、第一NMOS管的漏极以及驱动电源芯片的第二端均连接，所述第一NMOS管的栅极与所述驱动电源芯片的第三端连接，所述充电电阻的另一端、第一NMOS管的源极以及驱动电源芯片的第四端均接地。

2.根据权利要求1所述的一种用于直流发电机的电弧消除电路，其特征在于：还包括反接保护电路，所述反接保护单元与电弧消除电源连接，用于防止时正输出端和负输出端与外部电源反接。

3.根据权利要求2所述的一种用于直流发电机的电弧消除电路，其特征在于：所述反接保护电路包括光电耦合器、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和二极管，所述第一电阻的一端与所述正输出端连接，另一端与所述光电耦合器的阳极输入端连接，所述光电耦合器的阴极输入端与所述负输出端连接；所述光电耦合器的集电极输出端与其发射极输出端连接后与所述第二NMOS 管的栅极连接，所述第二NMOS管的漏极与所述负输出端连接，所述第二NMOS管的漏极还与二极管的负极连接，所述二极管的正极与所述第二NMOS管的源极连接；所述第二电阻的一端与所述正输出端连接，另一端与所述第三电阻和第四电阻串联后接地；所述第二NMOS管的栅极还连接在所述第二电阻和第三电阻之间，所述第二NMOS管的源极还连接在第三电阻和第四电阻之间。

4.根据权利要求3所述的一种用于直流发电机的电弧消除电路，其特征在于：所述反接保护单元还包括第二稳压二极管，所述第二稳压二极管的正极与光电耦合器的输入阴极端连接，负极与所述光电耦合器的输入阳极端连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于直流发电机的电弧消除电路，其特征在于：所述电弧消除单元还包括缓冲电阻，所述缓冲电阻连接在所述第一NMOS管的栅极与所述驱动电源芯片的第三端之间。

6.根据权利要求1所述的一种用于直流发电机的电弧消除电路，其特征在于：所述电弧消除单元还包括第一稳压二极管，所述第一稳压二极管的负极与所述第一NMOS管的栅极连接，正极接地。

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