[发明专利]稳定发电机的输出电压的方法及发电机的电压调节电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种稳定发电机的输出电压的方法及发电机的电压调节电路，特别涉及一种利用脉波宽度调变方式进行补偿来稳定发电机的输出电压的方法及发电机的电压调节电路

背景技术

发电机所产生的电能以一输出电压形式输出并存储于电瓶等电能储存装置中，从而能够为负载所使用。发电机包括定子、转子、整流电路及电压调节电路，其中定子用来发电，转子用来控制发电量的大小，整流电路将所发出的电整流为直流电压，电压调节电路则通过控制转子的开关来调整输出电压，并使其尽可能维持在预设电压。其中发电量的大小控制由控制转子的工作周期的方式进行；工作周期愈大时，转子所产生的激磁电流愈大，所发出的电量亦愈大。

一般而言，发电机的输出电压会随负载大小的不同而变化，因此常会导致输出效率不佳、负载损毁以及电瓶充电不足等问题出现，所述这些情况必须加以改善。

随着电子电路技术的发展，最早期的发电机中稳压电路上设有电子开关，利用该电子开关控制转子的工作周期以及所产生的激磁电流，从而达到稳定输出电压的目的。然而，该电子开关以较低频操作进行，所以在切换时会产生低频噪音。

所以，稳定发电机输出电压的技术已改为脉波宽度调变(Pulse WidthModulation，PWM)的方式，而且除去转子及定子之外的电路被制作成一集成电路，以下将说明该种技术。

图1所示为一种现有车用发电机的电路示意图。如图1所示，该车用发电机100包括一电压调节电路102、一电瓶104、一转子106、一定子108(为三相发电机)以及一整流电路(未显示)。其中，电压调节电路102包括一脉波宽度调变电路110、一MOS晶体管112(如NMOS晶体管)以及一二极管114。实际操作时，电压调节电路102检测电瓶104的实时电压，并在处理过该检测的实时电压后发出一控制信号，并以该控制信号控制转子106的作动，即透过MOS晶体管112的闸极G控制MOS晶体管112的汲极D的场电压，产生转子开或关所需要的激磁电流及磁场，从而输出稳定的输出电压并存储于电瓶104中。事实上，图1为A类汽车发电机的电路示意图，B类汽车发电机的电路与其类似，但其场电压的输出相位与A类车的输出相位反相，这些为熟悉该项技术者所知，在此不再赘述。

在上述技术中，电压调节电路102对电瓶104的实时电压的检测是利用脉波宽度调变电路110对该实时电压与另一参考信号(通常为一斜波信号)的比较得到。当该实时电压较该斜波信号的最高电压大时，电瓶104的电压比预设电压高，故MOS晶体管112不导通，转子的激磁电流降低，输出电流也随之降低，故能达到稳压的目的；当该实时电压介于该斜波信号的高低电压之间时，转子106时开时关，发出特定的激磁电流，从而达到所需调整的输出电压；当该实时电压较该斜波信号的最低电压小时，电瓶104的电压较该预设电压低，此时脉波宽度调变电路110使MOS晶体管112导通，使转子106完全导通(对定子108所发的电加以完全输出)，从而达到拉升电瓶104电压的目的。

在上述技术中，当负载(未显示)大而要全载输出时，电瓶104的实时电压一定要完全小于斜波信号的最低电压，此时转子106才能被控制为全开，即全载输出时的输出电压一定会低于平时的稳压。反之，在小负载时，若要发电机100将激磁电流关闭(亦即使MOS晶体管112导通)，则电瓶104的实时电压一定要完全高于该斜波信号，即无载输出时的电压一定会高于平时的稳压。因此，此类电压调节电路本身就会造成发电机100的输出电压不能被稳定为预设电压，其输出电压的大小仍依负载而有高低变化，故仍有上述输出效率不佳、负载损毁以及电瓶充电不足等问题。

发明内容

本发明的主要目的，是提供一种稳定发电机的输出电压的方法及发电机的电压调节电路，使其能在不大于发电机的最高输出功率的情况下，负载任意变化时仍维持其输出电压于一预设电压值。

本发明中稳定发电机输出电压的方法包括下列步骤：A、产生一第一参考电压信号；B、根据一预设电压产生第一输出电压；C、将所述第一输出电压提供给一负载；D、接收并根据所述第一输出电压调整所述第一参考电压信号，以产生第二参考电压信号；E、接收所述第二参考电压信号，并根据所述第一输出电压及所述第二参考电压信号输出一控制信号；F、根据所述控制信号产生一激磁电流；G、根据所述激磁电流将所述第一输出电压调整为第二输出电压，使所述第二输出电压实质上等于所述预设电压，其中所述第二输出电压被当作所述第一输出电压而反复执行上述步骤C至G，以使所述第一输出电压被稳定为所述稳定的输出电压。