[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装置

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电压调节装置，特别是指一种在负载变动超出预定值时对常用脉宽调制(PWM)方式做补偿的稳定发电机的输出电压的方法及发电机的电压调节装置。

背景技术

发电机用于发电，所产生的电以输出电压形式输出到电瓶等电存储装置中储存，为负载所使用。发电机包含一定子、一转子、一整流电路及一电压调节电路，其中定子用于发电，转子控制发电量的大小，整流电路则将所发成的电整流为直流电，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一个预设电压值，其中，发电量的大小通过控制转子的工作周期的方式来实现；当工作周期愈大时，转子所产生的励磁电流越大，所发出的电量就越大。

一般来说，发电机的输出电压会随负载大小的不同而改变，为此常常会有输出效率低、负载损毁以及电瓶充电不足等问题出现，所以必须加以改善。

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，采用该电子开关控制转子的工作周期及所产生的励磁电流，来达到稳定输出电压的目的。然而，该电子开关是在较低的频率下工作，所以在切换时会产生低频噪音。

因此，稳定发电机的输出电压的技术已经改为脉冲宽度调制(PWM)的方式进行，且转子及定子外的电路被制作成集成电路，以下将对该技术进行说明。

参见图1所示，为一种常用车用发电机的电路框图。

如图1所示，该车用发电机100包含一电压调节电路102、一电瓶104、一转子106、一定子(为三相发电机)108及一整流电路(未显示)。其中，电压调节电路102包含一脉宽调制电路110、一MOS晶体管112(如NMOS晶体管)及一二极管114。在实际操作过程中，电压调节电路102监测电瓶104的实时电压，并在处理过被监测的实时电压后发出一控制信号，并用该控制信号控制转子106的动作，即通过MOS晶体管112的栅极G控制MOS晶体管112的漏极D的场电压，控制转子开或关来产生所需要的励磁电流及磁场，从而输出稳定的输出电压至电瓶104中储存。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相类似，但B类汽车发电机电路的场电压的输出相位与A类的输出相位反相，这是熟悉该项技术的技术人员都知道的，所以在此不再赘述。

在上述技术中，电压调节电路102对电瓶104的实时电压的监测是由脉宽调制电路110把实时电压与一参考信号(通常为一斜波信号)做比较来实现的。当该实时电压比该斜波信号的最高电压大时，电瓶104的电压比一预设电压高，因此MOS晶体管112不导通，转子的励磁电流降低，输出电流也随之降低，从而达到稳压的目的。当该实时电压介于该斜波信号的高低电压之间时，转子106时而打开时关闭来发出特定的励磁电流，即用来达到所需调整成的输出电压。当该实时电压比该斜波信号的最低电压小时，电瓶104的电压比该预设电压低，此时，脉宽调制电路110使MOS晶体管112导通，让转子106完全导通(完全输出定子108所发的电)，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)大而且要全载输出时，电瓶104的实时电压一定要完全小于该斜波信号的最低电压，此时转子106才能被控制为全开，也就是说，全载输出时的输出电压一定会低于平时的稳定电压。反之，在小负载时，若要发电机100将励磁电流关闭(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定电压。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然随着负载的变化而有高或低的变化，当该输出电压变化较大时，上述输出效率低、负载损毁及电瓶充电不足等问题就需要被重视。

因此，确实有必要提出一种能够稳定发电机的输出电压的电压调节电路及其方法，特别是稳定车用发电机，以促进产业的进步。

发明内容

鉴于上述现有技术所遇到的困难与问题，本发明目的在于提出一种稳定发电机的输出电压的方法及发电机的电压调节装置，从而使发电机的输出电压的波动限定在一个预定范围内。

本发明所述的稳定发电机的输出电压的方法包含下列步骤：

(a)产生一第一参考信号；

(b)根据一预设电压产生一第一输出电压；

(c)提供该第一输出电压给一负载；

(d)接收该第一输出电压，并判断该第一输出电压与该预设电压的绝对差是否大于一预定值；