RU8848U1

RU8848U1 - GENERATOR VOLTAGE REGULATOR

Info

Publication number: RU8848U1
Application number: RU97121212/20U
Authority: RU
Inventors: В.Г. Мнев; В.И. Сорокин
Original assignee: Акционерное общество закрытого типа НПФ "Мега-К"
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1998-12-16

Abstract

Регулятор напряжения генератора, содержащий силовой транзисторный ключ, включенный между первым выводом питания и выходным выводом устройства, связанным со вторым выводом питания через обратно включенный первый диод, промежуточный транзистор, подключенный коллектор-эмиттерным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - к первому выводу питания, коллектором через первый резистор связанный со вторым выводом питания, входной транзистор с проводимостью обратной проводимости промежуточного транзистора, подключенный эмиттером через опорный элемент ко второму выводу питания, базой - к точке соединения второго резистора и третьего резистора, подключенного другим выводом к первому выводу питания, конденсатор, подключенный одним выводом через четвертый резистор к коллектору входного транзистора, другим выводом - к выходному выводу устройства, пятый резистор, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим выводом связанный с коллектором входного транзистора, первый и второй управляющие выводы устройства, шестой резистор, подключенный одним выводом к точке соединения первого управляющего вывода и другого вывода второго резистора, седьмой резистор, подключенный между эмиттером входного транзистора и вторым управляющим выводом устройства, отличающийся тем, что связь первого диода со вторым выводом питания выполнена в виде восьмого резистора, причем точка соединения восьмого резистора и первого диода подключена к свободному выводу шестого резистора.A generator voltage regulator containing a power transistor switch connected between the first power output and the output terminal of the device, connected to the second power output through a reverse-connected first diode, an intermediate transistor connected by a collector-emitter junction parallel to the control input of the power transistor switch, by the emitter to the first output power supply, by a collector through a first resistor connected to a second power output, an input transistor with reverse conductivity of an intermediate trans a source connected to the second power terminal by the emitter through the reference element, the second resistor and the third resistor connected to the first power terminal by the base, a capacitor connected by the fourth resistor to the input transistor collector by one output, and the output terminal by the other devices, a fifth resistor connected by one terminal to the base of the intermediate transistor, another terminal connected to the collector of the input transistor, the first and second control terminals of the device, an ohm resistor connected to one connection point of the first control terminal and another terminal of the second resistor, a seventh resistor connected between the emitter of the input transistor and the second control terminal of the device, characterized in that the connection of the first diode with the second power terminal is made in the form of an eighth resistor, the connection point of the eighth resistor and the first diode is connected to the free terminal of the sixth resistor.

Description

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРАGENERATOR VOLTAGE REGULATOR

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам, работающим в комплекте с генератором тока, и предназначенным для поддержания постоянства напряжения в сети электропитания автомобилей, тракторов и других автономных объектов.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to devices that are bundled with a current generator, and designed to maintain a constant voltage in the power supply network of cars, tractors and other autonomous objects.

Известны устройства для регулирования напряжения генератора, содержащие транзисторный измерительный орган, промежуточный транзистор, силовой транзисторный ключ, цепь обратной связи из последовательно соединенных резистора и конденсатора, управляющие выводы, предназначенные для подключения датчика температуры электролита аккумуляторной батареи 1,2.Known devices for regulating the voltage of the generator, containing a transistor measuring element, an intermediate transistor, a power transistor switch, a feedback circuit from a series-connected resistor and capacitor, control terminals for connecting a temperature sensor of an electrolyte of a battery 1.2.

Наиболее близким техническим рещением, выбранным в качестве прототипа, является регулятор напряжения 2, содержащий силовой транзисторный ключ, включенный между первым выводом питания и выходным выводом устройства, связанным со вторым выводом питания через обратно включенный первый диод, промежуточный транзистор, подключенный коллектор- эмиттерным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - к первому выводу питания, коллектором через первый резистор связанный со вторым выводом питания, входной транзистор с проводимостью, обратной проводимости промежуточного транзистора, подключенный эмиттером через опорный элемент ко второму выводу питания, базой- к точке соединения второго резистора и третьего резистора, подключенного другим выводом к первому выводу питания, конденсатор, подключенный одним выводом через четвертый резистор к коллектору входного транзистора, другим выводом - к выходному выводу устройства, пятый резистор, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим выводом связанный с коллектором входного транзистора, первый и второй управляющие выводы устройства, шестой и седьмой резисторы, причем шестой резистор подключен между вторым выводом питания и точкой соединения первого управляющего вывода устройства с другим выводом второго резистора, а седьмой резистор подключен между эмиттером входного транзистора и вторым управляющим выводом устройства.The closest technical solution, selected as a prototype, is a voltage regulator 2, containing a power transistor switch connected between the first power output and the output terminal of the device connected to the second power output through the reverse connected first diode, an intermediate transistor connected in parallel to the collector-emitter junction in parallel the control input of the power transistor switch, the emitter to the first power output, the collector through the first resistor connected to the second power output, the input transistor with conductivity, reverse conductivity of the intermediate transistor, connected by the emitter through the supporting element to the second power output, the base to the connection point of the second resistor and the third resistor, connected by the other output to the first power output, a capacitor connected by one output through the fourth resistor to the collector of the input transistor , the other conclusion is to the output terminal of the device, the fifth resistor connected by one output to the base of the intermediate transistor, the other terminal connected to the collector input one transistor, the first and second control terminals of the device, the sixth and seventh resistors, the sixth resistor connected between the second power terminal and the connection point of the first control terminal of the device with the other terminal of the second resistor, and the seventh resistor connected between the emitter of the input transistor and the second control terminal of the device.

Известный регулятор напряжения имеет недостаток, состоящий в следующем.Known voltage regulator has the disadvantage consisting in the following.

При его использовании в комплекте с генераторами, имеющими кроме силового выпрямителя еще и дополнительный выпрямитель (в виде тройки диодов), предназначенный для питания измерительных и силовых цепей регулятора, ошибка регулирования по току нагрузки достигает достаточно больших (0,25-0,4) В значений. Это обусловлено тем, что в рассматриваемом случае использования регулятора напряжения применен прием косвенного измерения уровня регулирования напряжения.When used in conjunction with generators, which, in addition to the power rectifier, also have an additional rectifier (in the form of a triple of diodes), designed to power the measuring and power circuits of the controller, the error in the regulation of the load current reaches a sufficiently large (0.25-0.4) V values. This is due to the fact that in the considered case of using a voltage regulator, an indirect method of measuring the level of voltage regulation is applied.

Данное обстоятельство существенно сужает область применения регулятора напряжения.This circumstance significantly narrows the scope of the voltage regulator.

Указанный технический результат достигается тем, что в регуляторе напряжения, содержащем силовой транзисторный ключ, включенный между первым выводом питания и выходным выводом устройства, связанным со вторым выводом питания через обратно включенный первый диод, промежуточный транзистор, подключенный коллектор- эмиттерным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - к первому выводу питания, коллектором через первый резистор связанный со вторым выводом питания, входной транзистор с проводимостью обратной проводимости промежуточного транзистора, подключенный эмиттером через опорный элемент ко второму выводу питания, базой- к точке соединения второго резистора и третьего резистора, подключенного другим выводом к первому выводу питания, конденсатор, подключенный одним выводом через четвертый резистор к коллектору входного транзистора, другим выводом - к выходному выводу устройства, пятый резистор, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим выводом связанный с коллектором входного транзистора, первый и второй управляющие выводы устройства, щестой резистор, подключенный одним выводом к точке соединения первого управляющего вывода и другого вывода второго резистора, седьмой резистор, подключенный между эмиттером входного транзистора и вторым управляющем выводом устройства, связь первого диода со вторым выводом питания выполнена в виде восьмого резистора, причем точка соединения восьмого резистора с первым диодом подключена к свободному выводу шестого резистора.The specified technical result is achieved by the fact that in the voltage regulator containing the power transistor switch connected between the first power output and the output terminal of the device connected to the second power output through the back-switched first diode, an intermediate transistor connected by a collector-emitter junction parallel to the control input of the power transistor key, emitter - to the first power output, the collector through the first resistor connected to the second power output, the input transistor with conductivity th reverse conductivity of the intermediate transistor, connected by the emitter through the reference element to the second power output, the base to the connection point of the second resistor and the third resistor, connected by another output to the first power output, a capacitor connected by one output through the fourth resistor to the collector of the input transistor, the other output - to the output terminal of the device, the fifth resistor connected by one output to the base of the intermediate transistor, the other terminal connected to the collector of the input transistor, is the first and a second control terminal of the device, a sixth resistor connected to one connection point of the first control terminal and the other terminal of the second resistor, a seventh resistor connected between the emitter of the input transistor and the second control terminal of the device, the connection of the first diode with the second power terminal is made in the form of an eighth resistor moreover, the connection point of the eighth resistor with the first diode is connected to the free terminal of the sixth resistor.

На фиг.1 представлена схема регулятора напряжения.Figure 1 presents a diagram of a voltage regulator.

В состав регулятора напряжения входят следующие элементы. Силовой транзисторный ключ 1, включенный между первым выводом 2 питания и выходным выводом 3 устройства, связанным со вторым выводом 4 питания через обратно включенный первый диод 5 и восьмой резистор 6. Промежуточный транзистор 7, подключенный коллектор- эмиттерным переходом параллельноThe voltage regulator includes the following elements. A power transistor switch 1, connected between the first power output 2 and the output output 3 of the device, connected to the second power output 4 through the reverse connected first diode 5 and the eighth resistor 6. The intermediate transistor 7 connected in parallel to the collector-emitter junction

управляющему входу силового транзисторного ключа 1, эмиттером - к первому выводу 2 питания, коллектором через первый резистор 8 ко второму выводу 4 питания. Входной транзистор 9 с проводимостью, обратной проводимости промежуточного транзистора 7, подключенный эмиттером через опорный элеменг 10 ко второму выводу 4 питания, базой- к точке соединения второго резистора 11 и третьего резистора 12, подключенного другим выводом к первому выводу 2 питания. Конденсатор 13 цепи гибкой обратной связи, подключенный одним выводом через четвертый резистор 14 к коллектору входного транзистора 9, другим выводом - к выходному выводу 3 устройства. Пятый резистор 15, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора 7, другим выводом к коллектору входного транзистора 9. Первый 16 и второй 17 чправляющие выводы устройства, шестой 18 и седьмой 19 резисторы. Шестой резистор 18 подключен между точкой соединения первого диода 5 и восьмого резистора 6 и точкой соединения первого управляющего вывода 16 устройства и второго резистора 11. Седьмой резистор 19 подключен между эмиттером входного транзистора 9 и вторым управляющим выводом 17 устройства.the control input of the power transistor switch 1, the emitter to the first power output 2, the collector through the first resistor 8 to the second power output 4. An input transistor 9 with conductivity, reverse conductivity of the intermediate transistor 7, connected by the emitter through the reference element 10 to the second power output 4, base to the connection point of the second resistor 11 and the third resistor 12, connected by another output to the first power output 2. The capacitor 13 of the flexible feedback circuit connected to one output via the fourth resistor 14 to the collector of the input transistor 9, and the other to the output terminal 3 of the device. The fifth resistor 15, connected by one output to the base of the intermediate transistor 7, the other output to the collector of the input transistor 9. The first 16 and second 17 directing conclusions of the device, the sixth 18 and seventh 19 resistors. The sixth resistor 18 is connected between the connection point of the first diode 5 and the eighth resistor 6 and the connection point of the first control terminal 16 of the device and the second resistor 11. The seventh resistor 19 is connected between the emitter of the input transistor 9 and the second control terminal 17 of the device.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Для обеспечения возможности выполнения предписанных функций к управляющим выводам 16, 17 устройства подключают внещний датчик температуры, например терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.To enable the execution of the prescribed functions, an external temperature sensor, for example a thermistor with a negative temperature coefficient of resistance, is connected to the control terminals 16, 17 of the device.

При остановленном генераторе напряжение между выводами 2, 4 питания меньше номинального уровня, в результате чего коллекторный ток входного транзистора 9 мал и недостаточен для открывания промежуточного транзистора 7. При этом силовой транзисторный ключ 1 открыт и в цепи обмотки возбуждения генератора протекает ток, ограничиваемый ее активным сопротивлением.When the generator is stopped, the voltage between the power terminals 2, 4 is less than the nominal level, as a result of which the collector current of the input transistor 9 is small and insufficient to open the intermediate transistor 7. In this case, the power transistor switch 1 is open and the current flowing in the generator field circuit is limited by its active resistance.

сколько превышающем номинальный уровень, коллекторный ток входного транзистора 9 резко возрастает, промежуточный транзистор 7 открывается, а силовой транзисторный ключ 1 закрывается. Ток в цепи обмотки возбуждения генератора, замыкаясь через первый диод 5, уменьшается, что вызывает уменьшение напряжения между выводами 2, 4 питания регулятора.how much higher than the nominal level, the collector current of the input transistor 9 increases sharply, the intermediate transistor 7 opens, and the power transistor switch 1 closes. The current in the excitation winding circuit of the generator, closing through the first diode 5, decreases, which causes a decrease in voltage between the terminals 2, 4 of the power supply of the regulator.

При достижении напряжением питания значения несколько меньшего номинального уровня, коллекторный ток входного транзистора 9 резко уменьшается, промежуточный транзистор 7 закрывается, а силовой транзисторный ключ 1 открывается. Напряжение между выводами 2, 4 питания вновь возрастает и далее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего выходное напряжение генератора, а соответственно и напряжение в бортсети поддерживается на номинальном уровне.When the supply voltage reaches a value slightly lower than the nominal level, the collector current of the input transistor 9 decreases sharply, the intermediate transistor 7 closes, and the power transistor switch 1 opens. The voltage between the power terminals 2, 4 rises again and then the regulation process proceeds similarly to the above, as a result of which the output voltage of the generator, and accordingly the voltage in the on-board network, is maintained at a nominal level.

При переключениях силового транзисторного ключа 1 из открытого состояния в закрытое и наоборот форсирование и устойчивость процесса переключений обеспечивается цепью гибкой положительной обратной связи из последовательно соединенных конденсатора 13 и четвертого резистора 14.When switching the power transistor switch 1 from open to closed and vice versa, the forcing and stability of the switching process is provided by a flexible positive feedback circuit from a series-connected capacitor 13 and the fourth resistor 14.

Управление значением номинального уровня регулируемого напряжения бортсети в зависимости от температуры электролита аккумуляторной батареи осушествляется за счет изменения сопротивления внешнего датчика температуры, устанавливаемого, например, в аккумуляторную батарею, расположенную снаружи автомобиля.The value of the nominal level of the regulated voltage of the voltage network depending on the temperature of the electrolyte of the battery is controlled by changing the resistance of an external temperature sensor installed, for example, in a battery located outside the car.

При использовании датчика температуры с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления увеличение температуры электролита аккумуляторной батареи вызывает уменьшение сопротивления цепи, включенной между точкой соединения второго резистора 11с шестым резистором 18 и эмиттором входного транзистора 9 и содержащей последовательно включенные датчик температуры электролита и ограничительный резистор 19. Благодаря этому потенциал базы входного транзистора 9 становится более отрицательным по отношению к его эмиттеру и в результате входной транзистор 9When using a temperature sensor with a negative temperature coefficient of resistance, an increase in the temperature of the battery electrolyte causes a decrease in the resistance of the circuit connected between the connection point of the second resistor 11 with the sixth resistor 18 and the emitter of the input transistor 9 and containing the electrolyte temperature sensor and the limiting resistor 19 in series. Due to this, the base potential input transistor 9 becomes more negative with respect to its emitter and as a result input transistor 9

открывается при меньших значениях регулируемого напряжения. При этом увеличивается относительное время закрытого состояния силового транзисторного ключа 1, а номинальный уровень регулируемого напряжения понижается.opens at lower regulated voltages. This increases the relative time of the closed state of the power transistor switch 1, and the nominal level of the regulated voltage decreases.

При уменьшении температуры электролита аккумуляторной батареи сопротивление датчика температуры повышается, в результате чего увеличивается относительное время открытого состояния силового транзисторного ключа 1, а номинальный уровень регулируемого напряжения повышается.When the temperature of the battery electrolyte decreases, the resistance of the temperature sensor rises, as a result of which the relative open time of the power transistor switch 1 increases, and the nominal level of the regulated voltage rises.

Требуемая линейность зависимости значений номинального уровня регулируемого напряжения от температуры электролита аккумуляторной батареи обеспечивается соотношениями между значениями сопротивлений второго 11, шестого 18 и седьмого 19 резисторов.The required linearity of the dependence of the values of the nominal level of the regulated voltage on the temperature of the electrolyte of the battery is provided by the ratios between the resistance values of the second 11, sixth 18 and seventh 19 resistors.

В процессе переключений силового транзисторного ключа 1 при увеличении тока нагрузки генератора возрастает амплитуда импульсов тока экспоненциальной формы, протекающего в цепи первого диода 5. Указанные импульсы тока вызывают увеличение падения напряжения на восьмом резисторе 6, оказывающее запирающее действие на входной транзистор 9. Вследствие этого увеличивается относительное время открытого состояния силового транзисторного ключа 1 и соответственно повышается напряжение на статорных обмотках генератора. В результате происходит компенсация увеличения падения напряжения на диодах силового выпрямителя генератора, вызванного величением тока нагрузки, и выходное напряжение генераторной установки остается практически неизменным.During switching of the power transistor switch 1, with an increase in the generator load current, the amplitude of the exponential current pulses flowing in the circuit of the first diode 5 increases. These current pulses cause an increase in the voltage drop across the eighth resistor 6, which has a blocking effect on the input transistor 9. As a result, the relative the open state time of the power transistor switch 1 and, accordingly, the voltage on the stator windings of the generator increases. As a result, compensation is made for the increase in the voltage drop across the diodes of the power rectifier of the generator caused by the magnitude of the load current, and the output voltage of the generator set remains almost unchanged.

Таким образом, выполнение связи первого диода со вторым выводом питания в виде восьмого резистора, а также подключение точки соединения восьмого резистора и первого диода к свободному выводу второго резистора выгодно отличает заявляемое устройство от прототипа, так как позволяет сушественно улучшить нагрузочную характеристику генераторной установки.Thus, the communication of the first diode with the second power output in the form of an eighth resistor, as well as connecting the connection point of the eighth resistor and the first diode to the free output of the second resistor, favorably distinguishes the claimed device from the prototype, since it allows you to systematically improve the load characteristic of the generator set.

Лабораторные и эксплуатационные испытания, проведенные АОЗТ «Мега-К совместно с КЭП АМО ЗИЛ, показали конкурентоспособность заявляемого регулятора напряжения, обеспечивающего высокую точность поддержания напряжения в бортсети.Laboratory and operational tests conducted by CJSC Mega-K in conjunction with the CEP AMO ZIL showed the competitiveness of the claimed voltage regulator, providing high accuracy of voltage maintenance in the wiring system.

Источники информации: 1.Патент № 2.Заявка № 1246993, Великобритания, кл. Н 02 Р 9/14, 1968г. 97102899/20 (003167), Россия, кл. 6 Н 02 Р 9/30, 1997г.Sources of information: 1. Patent No. 2. Application No. 1246993, UK, cl. H 02 P 9/14, 1968. 97102899/20 (003167), Russia, cl. 6 H 02 P 9/30, 1997

Claims

A generator voltage regulator containing a power transistor switch connected between the first power output and the output terminal of the device, connected to the second power output through a reverse-connected first diode, an intermediate transistor connected by a collector-emitter junction parallel to the control input of the power transistor switch, by the emitter to the first output power supply, by a collector through a first resistor connected to a second power output, an input transistor with reverse conductivity of an intermediate trans a source connected to the second power terminal by the emitter through the reference element, the second resistor and the third resistor connected to the first power terminal by the base, a capacitor connected by the fourth resistor to the input transistor by one terminal, and the output terminal by the other devices, a fifth resistor connected by one terminal to the base of the intermediate transistor, another terminal connected to the collector of the input transistor, the first and second control terminals of the device, an ohm resistor connected to one connection point of the first control terminal and another terminal of the second resistor, a seventh resistor connected between the emitter of the input transistor and the second control terminal of the device, characterized in that the connection of the first diode with the second power terminal is made in the form of an eighth resistor, the connection point of the eighth resistor and the first diode is connected to the free terminal of the sixth resistor.