專利名稱：自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電壓箝位回路，特別是，涉及將利用自行車用發(fā)電機(jī)發(fā)電的電壓箝位、供應(yīng)給負(fù)載用的電壓箝位回路(電路)。
現(xiàn)有技術(shù)為了點(diǎn)亮自行車車燈，或者驅(qū)動(dòng)電器部件，設(shè)置發(fā)電機(jī)。一般地、該發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓與自行車的速度(車輪的旋轉(zhuǎn))成正比地增大，在高的速度下，有時(shí)發(fā)電電壓會(huì)超過100V。從而，對(duì)于利用發(fā)電機(jī)所發(fā)的電的電壓驅(qū)動(dòng)的元件等電器部件，必須是能夠耐受高電壓的規(guī)格。但是，耐高電壓的部件等通用性差，而且成本高。
此外，由于連接到發(fā)電機(jī)上的電負(fù)載的變化，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生稱之為電涌電壓的超高電壓。
因此，為了能夠使用通用性強(qiáng)的電器部件等，并且，保護(hù)部件不受電涌電壓的影響，需要將電壓箝位的回路。
作為現(xiàn)有技術(shù)的箝位回路，有

圖1所示的回路。
這種現(xiàn)有技術(shù)的回路，是由兩個(gè)齊納二極管構(gòu)成的雙向電壓箝位回路，發(fā)電機(jī)GE在正側(cè)(+)端子輸出正電壓的情況下，元件DZ1具有作為齊納二極管的功能，元件DZ2具有通常的整流用二極管的功能。
在圖1所示的回路中，將發(fā)電機(jī)電壓箝位的電壓Vc1，在令元件Dz1的穩(wěn)壓(齊納)電壓為Vz1，元件DZ2的正向電壓為Vf2時(shí)，下式(1)成立Vc1＝Vz1+Vf1……(1)此外，發(fā)電機(jī)Ge在負(fù)側(cè)(-)端子輸出正電壓的情況下，將發(fā)電機(jī)電壓箝位的電壓Vc2成為Vc2＝Vz2+Vf1在現(xiàn)有技術(shù)的回路中，具有部件數(shù)目少的優(yōu)點(diǎn)。但是，存在著元件DZ1及Dz2發(fā)熱、導(dǎo)致特性惡化的問題。下面，對(duì)這種發(fā)熱進(jìn)行具體的說明。
例如，作為箝位電壓，在使得為Vc1＝Vc2＝10V左右的情況下，令在將電壓箝位之前的半導(dǎo)體的結(jié)合部的溫度Tj為25℃，流過電壓箝位時(shí)的元件Dz1、Dz2的電流一定，進(jìn)而，在電壓箝位后達(dá)到熱平衡時(shí)的半導(dǎo)體結(jié)合部的溫度為100℃。此外，當(dāng)Vz1＝9.1，Vf2＝0.9時(shí)，在電壓箝位的瞬間，由公式(1)Vc1＝9.1+0.9＝10(V)熱平衡后，當(dāng)溫度系數(shù)為αT＝5(mV/℃)時(shí)，成為Vc1＝9.1+(αT/1000)×(100-25)+0.9＝10.375(V)因此，為了抑制由于發(fā)熱引起的特性惡化，采用圖2所示的箝位回路。
在圖2所示的回路中，利用電流檢測(cè)元件A檢測(cè)流過回路的電流，由電流值Iz和箝位電壓Vc求出在各元件DZ1和DZ2上產(chǎn)生的損失PP＝Vc·Iz當(dāng)該損失P變大時(shí)，開關(guān)元件SW打開，限制流過回路的電流。
但是，在這種回路中，對(duì)開關(guān)元件SW和用于控制它的控制元件必須是耐電壓高的元件。此外，它具有部件數(shù)目多的缺點(diǎn)。進(jìn)而，在利用發(fā)電機(jī)進(jìn)行充電的裝置的情況下，存在著不能進(jìn)行充電的不方便之處。
進(jìn)而，可以采用圖3所示的回路結(jié)構(gòu)。
在圖3所示的這種回路中，檢測(cè)閘流晶體管Th的陽極與陰極之間的電壓值Vty，在超過設(shè)定電壓的瞬間，在閘門上施加觸發(fā)脈沖。當(dāng)施加該觸發(fā)脈沖時(shí)，閘流晶體管的陽極和陰極之間短路(導(dǎo)通)，電壓值Vty下降到接近于0V。在這種短路狀態(tài)，陽極和陰極之間的電流值，持續(xù)下降到閘流晶體管的固有保持電流值。
但是，在這種回路結(jié)構(gòu)的情況下，特別是，以發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓形成脈沖，在檢測(cè)速度的情況下，出現(xiàn)問題。當(dāng)對(duì)此更詳細(xì)地加以說明時(shí)，發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓的波形如圖4(a)所示，在這種情況下，當(dāng)令生成速度檢測(cè)用的脈沖用的判斷電壓為Vs時(shí)，所生成的脈沖如圖4(a)的下面所示的波形。另一方面，通過在圖1和圖2所示的箝位回路的情況下，成為該圖(b)所示的波形。在這種情況下，利用該脈沖，沒有特別的問題，可以進(jìn)行速度的檢測(cè)。
但是，利用圖4所示的閘流晶體管·短路方式的回路構(gòu)成箝位回路的情況下，如前面所述，由于利用箝位電壓被箝位到0V的情況下，會(huì)下降到0V，所以，通過箝位獲得的波形成為如圖4(c)所示的波形。這樣，利用判斷電壓生成的脈沖，成為該圖4(c)的下面所示的紊亂波形的脈沖，用它不能檢測(cè)出正確的速度。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的課題，是獲得廉價(jià)的、且因?yàn)闊嵩斐傻奶匦詯夯俚捏槲换芈贰?br> 本發(fā)明的另一課題是得到在利用發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓生成速度脈沖的場(chǎng)合，能得到可檢測(cè)正確速度的速度脈沖的箝位電路。
根據(jù)方案1的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路是將利用自行車用發(fā)電機(jī)發(fā)電的電壓箝位、供應(yīng)給負(fù)載用的回路，它配備有功率晶體管回路和開關(guān)元件。功率晶體管回路與負(fù)載并聯(lián)連接。開關(guān)元件在施加在負(fù)載上的電壓在既定電壓以上時(shí)將晶體管回路接通，在不足既定電壓時(shí)，將晶體管回路斷開。
利用該電壓箝位回路，在發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓未達(dá)到既定電壓(箝位電壓)時(shí)，利用開關(guān)元件將晶體管回路斷開，從而將發(fā)電機(jī)電壓施加到負(fù)載上。另一方面，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓為箝位電壓以上時(shí)，由開關(guān)元件將晶體管回路接通，借此，防止對(duì)負(fù)載施加過大的電壓。
這里，如果將晶體管回路的放大比設(shè)定得比較大的話，流過開關(guān)元件的電流可以是使晶體管回路接通的微弱的電流，從而，抑制開關(guān)元件的發(fā)熱。此外，由于作為晶體管回路，使用功率晶體管，所以外殼的熱阻小，易于安裝散熱器。并且，由于其通用性強(qiáng)，所以，成本不高。
根據(jù)方案2的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在方案1的電壓箝位回路中，晶體管回路包含達(dá)林頓連接的兩個(gè)雙極晶體管。
由于達(dá)林頓連接構(gòu)成的晶體管回路放大比例大，所以，可以使為了使晶體管回路接通而流過開關(guān)元件的電流更小，可以進(jìn)一步抑制發(fā)熱。此外，容許耗損大，容許電壓、電流大。
根據(jù)方案3的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在方案2的電壓箝位回路中，開關(guān)元件是連接到構(gòu)成晶體管回路的雙極晶體管的基極上的齊納二極管。
這里，由于作為開關(guān)元件采用齊納二極管，所以，可以廉價(jià)地構(gòu)成，并且使箝位電壓比較穩(wěn)定。
根據(jù)方案4的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在方案1至3中的任何一個(gè)電壓箝位回路中，在發(fā)電機(jī)和晶體管回路之間設(shè)置整流回路。
根據(jù)方案5的自行車用發(fā)電機(jī)電壓箝位回路，在把利用自行車用發(fā)電機(jī)發(fā)電的電壓箝位、供應(yīng)給負(fù)載用的回路中，備有第一和第二功率晶體管回路，第一和第二開關(guān)元件，第一和第二整流元件。第一晶體管回路與負(fù)載并聯(lián)連接，在發(fā)電機(jī)的正側(cè)端子輸出正的電壓的情況下，可以流過電流。第一開關(guān)元件，當(dāng)施加在負(fù)載上的電壓在既定電壓以上時(shí)，將第一晶體管回路接通，在不足既定電壓時(shí)，將第一晶體管回路斷開。第一整流元件，與第一晶體管回路并聯(lián)連接，容許從第一晶體管回路輸出側(cè)向輸入側(cè)流過電流，禁止反方向的電流流過。第二晶體管回路，并聯(lián)地連接到負(fù)載，當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)側(cè)端子輸出正電壓時(shí)，可以流過電流。第二開關(guān)元件，當(dāng)施加到負(fù)載上的電壓在既定的電壓以上時(shí)，將第二晶體管回路接通，不足既定的電壓時(shí)，將第二晶體管回路斷開。第二整流元件，并聯(lián)地連接到第二晶體管回路上，容許從第二晶體管回路輸出側(cè)向輸入側(cè)流過電流，禁止反方向的電流流過。
在該電壓箝位回路中，在發(fā)電機(jī)的正側(cè)端子輸出正電壓的周期內(nèi)，并且發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓未達(dá)到既定的電壓(箝位電壓)的情況下，由第一開關(guān)元件將第一晶體管回路斷開，從而，發(fā)電機(jī)的電壓施加到負(fù)載上。此外，在該周期內(nèi)，在發(fā)電機(jī)的電壓達(dá)到箝位電壓以上時(shí)，由第一開關(guān)元件將第一晶體管回路接通，借此，防止將過大的電壓施加到負(fù)載上。
另一方面，在發(fā)電機(jī)的負(fù)側(cè)端子輸出正的電壓的周期內(nèi)，且發(fā)電機(jī)的電壓未達(dá)到既定電壓(箝位電壓)的情況下，第二開關(guān)元件將第二晶體管回路斷開，從而發(fā)電機(jī)的電壓施加到負(fù)載上。此外，在該周期內(nèi)，當(dāng)發(fā)電機(jī)的電壓在箝位電壓以上時(shí)，第二開關(guān)元件將第二晶體管回路接通，借此，防止對(duì)負(fù)載施加過大的電壓。
這里，如果把第一及第二晶體管回路的放大比設(shè)定得較大的話，在第一和第二開關(guān)元件上流過的電流是使晶體管回路接通的微弱的電流，從而，抑制各開關(guān)元件的發(fā)熱。此外，作為各晶體管回路，由于采用功率晶體管，所以，耐電壓高，并且是通用性的，所以成本不高。
進(jìn)而，在這里，設(shè)置極性不同的兩個(gè)晶體管回路，而且在各個(gè)晶體管回路上并聯(lián)地設(shè)置整流元件，所以，例如不必設(shè)置電橋回路等特別的整流回路，可以簡(jiǎn)化回路，并且可以抑制電力耗損。
根據(jù)方案6的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在方案5的電壓箝位回路中，第一及第二晶體管回路分別包括達(dá)林頓連接的兩個(gè)雙極晶體管，第一和第二整流元件分別是二極管。
根據(jù)方案7的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在方案6的電壓箝位回路中，第一及第二開關(guān)元件分別是連接到構(gòu)成第一及第二晶體管回路的雙極晶體管的基極上的齊納二極管。
附圖的簡(jiǎn)單說明圖1、是現(xiàn)有技術(shù)的電壓箝位回路的一個(gè)例子。
圖2、是改良圖1的回路的例子。
圖3、是現(xiàn)有技術(shù)電壓箝位回路的另一個(gè)例子。
圖4、是從發(fā)電機(jī)生成速度檢測(cè)用的脈沖時(shí)的波形圖。
圖5、是根據(jù)本發(fā)明的第一種實(shí)施形式的電壓箝位回路。
圖6、是根據(jù)本發(fā)明的第二種實(shí)施形式的電壓箝位回路。
圖7、是根據(jù)本發(fā)明的第三種實(shí)施形式的電壓箝位回路。
圖8、是根據(jù)第一種實(shí)施形式的回路的一部分模式圖。
圖9、是根據(jù)第三種實(shí)施形式的回路的一部分模式圖。
圖10、是根據(jù)本發(fā)明的第四種實(shí)施形式的電壓箝位回路。
圖11、是表示各種實(shí)施形式的電壓箝位回路在自行車上的安裝例的圖示。
圖12、是表示各種實(shí)施形式的電壓箝位回路在自行車上的安裝例的圖示。
圖13、是表示各種實(shí)施形式的電壓箝位回路在自行車上的另外一個(gè)安裝例的圖示。
符號(hào)說明1，2，10，11 電壓箝位回路5 輪轂發(fā)電機(jī)GE發(fā)電機(jī)TR1，TR1’，TR2，TR2’ 晶體管回路T1，t1’t2，t2’，t11，t11’，t12，t12’t21，t21’t22，t22’ 晶體管Db電橋回路
DZ1，DZ2 齊納二極管D1，D2二極管發(fā)明的實(shí)施形式第一種實(shí)施形式圖5表示根據(jù)第一種實(shí)施形式的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路。該電壓箝位回路1設(shè)置在連接到發(fā)電機(jī)GE上的電橋回路Db和燈等負(fù)載L之間。發(fā)電機(jī)GE例如是與自行車的輪轂成一整體地設(shè)置的輪轂發(fā)電機(jī)。此外，電橋回路Db由四個(gè)二極管構(gòu)成，為了將發(fā)電機(jī)GE的輸出進(jìn)行全波整流而設(shè)置。
箝位回路1，將電橋回路Db的輸出電壓箝位到既定電壓(箝位電壓)而供應(yīng)給燈L等負(fù)載，具有功率晶體管回路TR1，控制晶體管回路TR1的通、斷用的齊納二極管DZ1及電阻R1。
晶體管回路TR1為將兩個(gè)NPN型雙極晶體管t1和t2串聯(lián)連接、即達(dá)林頓連接，對(duì)燈L等并聯(lián)連接。這里，晶體管t1的集電極連接到電橋回路Db的正側(cè)端子上，晶體管t2的發(fā)射極連接到電橋回路Db的負(fù)側(cè)端子上。
作為開關(guān)元件的齊納二極管DZ1，穩(wěn)壓電壓為Vz1，以施加反向偏壓的方式連接在電橋回路Db的正側(cè)端子與晶體管t1的基極之間。
在這樣構(gòu)成的回路中，發(fā)電機(jī)GE的發(fā)電輸出由電橋回路Db整流，施加到晶體管回路TR1和燈L上。這時(shí)，在發(fā)電電壓不足既定的電壓的情況下，由于由齊納二極管阻止電流流過這里，所以晶體管回路TR1斷開。從而，將該電壓原封不動(dòng)地施加在燈L上。
另一方面，當(dāng)發(fā)電電壓為既定的電壓以上時(shí)，電流流過齊納二極管DZ1，將既定電壓施加在晶體管t1的基極和發(fā)射極之間。這樣，晶體管t1和t2接通，晶體管回路TR1全部接通。在這種情況下，電流流過晶體管回路TR1，將既定的電壓施加到燈L上。下面，對(duì)這種情況下的既定電壓(箝位電壓)Vc進(jìn)行詳細(xì)說明。
即，當(dāng)令電橋回路Db內(nèi)的單個(gè)二極管的正向電壓為Vfd1，晶體管回路TR1接通時(shí)的基極、發(fā)射極之間的電壓為Vbe時(shí)，箝位電壓Vc成為Vc＝2×Vfd1+Vz1+Vbe為了維持所述箝位電壓Vc，改變晶體管回路TR1的集電極、發(fā)射極之間的等效阻抗。
在該實(shí)施形式的回路中，由于在決定箝位電壓的主要因素內(nèi)，齊納二極管DZ1只流過微小的電流，所以，可以抑制因?yàn)闊岷碗娏鞯淖兓斐傻奶匦缘膼夯槲浑妷罕容^穩(wěn)定。此外，由于發(fā)電機(jī)的波形不容易產(chǎn)生大的紊亂，所以在由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生速度脈沖、檢測(cè)速度時(shí)，可以進(jìn)行正確的速度檢測(cè)。
特別是，利用達(dá)林頓連接的兩個(gè)晶體管構(gòu)成晶體管回路TR1，所以可以加大增益，減小流過齊納二極管的電流。因此，能抑制進(jìn)一步發(fā)熱。
第二種實(shí)施形式在圖6中表示根據(jù)第二種實(shí)施形式的電壓箝位回路。該實(shí)施形式所示的回路2，利用PNP型雙極晶體管形成晶體管回路TR1，雖然極性不同，但其基本結(jié)構(gòu)與第一種實(shí)施形式所示的回路相同。
即，晶體管回路TR1’通過達(dá)林頓連接將兩個(gè)PNP型雙極晶體管t1’，t2’構(gòu)成，晶體管t1’的發(fā)射極連接到電橋回路Db的正側(cè)端子上，晶體管t2’的集電極連接到電橋回路Db的負(fù)側(cè)端子上。同時(shí)，作為開關(guān)元件的齊納二極管DZ1，以施加反向偏壓的方式連接在晶體管回路TR1’的晶體管t2’的基極和電橋回路Db的負(fù)側(cè)端子之間。
該回路的作用和效果與第一種實(shí)施形式相同。
第三種實(shí)施形式根據(jù)第三種實(shí)施形式的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路10示于圖7。
該電壓箝位回路10，相對(duì)于連接到發(fā)電機(jī)GE上的燈等負(fù)載L并聯(lián)連接，備有第一及第二功率晶體管回路TR1、TR2，第一齊納二極管DZ1和第二齊納二極管DZ2，連接到各齊納二極管DZ1、DZ2上的第一及第二電阻R1、R2，作為各整流元件的第一及第二二極管D1、D2。此外，發(fā)電機(jī)GE與前面所述的一樣，例如，是和自行車的輪轂成一整體地設(shè)置的輪轂發(fā)電機(jī)。
第一晶體管回路TR1，將兩個(gè)NPN型雙極晶體管t11和t12進(jìn)行達(dá)林頓連接構(gòu)成，相對(duì)于燈L并聯(lián)連接。這里，晶體管t11的集電極連接到發(fā)電機(jī)GE的正側(cè)端子上，晶體管t12的發(fā)射極經(jīng)由第二二極管D2連接到發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子上。
第一齊納二極管DZ1的穩(wěn)壓電壓Vz1，以施加反向偏壓的方式連接在發(fā)電機(jī)GE的正側(cè)端子與晶體管t11的基極之間。此外，第一二極管D1與第一晶體管回路TR1并聯(lián)，并且在發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子上輸出正電壓時(shí)以施加正向偏壓的方式連接。
第二晶體管回路TR2，由達(dá)林頓連接兩個(gè)NPN型雙極晶體管t21和t22構(gòu)成，相對(duì)于燈L并聯(lián)連接。這里，晶體管t21的集電極連接到發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子上，晶體管t22的發(fā)射極經(jīng)由第一二極管D1連接到發(fā)電機(jī)GE的正側(cè)端子上。第二齊納二極管DZ2，其穩(wěn)壓電壓為Vz2，以施加反向偏壓的方式連接在發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子和晶體管t21的基極之間。此外，第二二極管D2與第二晶體管回路TR2并聯(lián)，并且以向發(fā)電機(jī)GE的正側(cè)端子上輸出正的電壓時(shí)，施加正向偏壓的方式連接。
在這種回路中，首先，在發(fā)電機(jī)的正側(cè)端子輸出正電壓，而且，由于在發(fā)電電壓不足既定電壓時(shí)，利用第一齊納二極管DZ1阻止電流流過，所以第一晶體管回路TR1斷開。從而，發(fā)電電壓除去在各部分上的耗損之外基本上原封不動(dòng)地施加在燈L上。
同時(shí)，當(dāng)發(fā)電電壓為既定電壓以上時(shí)，電流流過第一齊納二極管DZ1，在第一晶體管回路TR1的晶體管t11的基極、發(fā)射極之間施加既定的電壓。這樣，晶體管t11及t12接通，整個(gè)第一晶體管回路TR1接通。在這種情況下，電流經(jīng)過發(fā)電機(jī)GE→第一晶體管回路TR1→第二二極管D2→發(fā)電機(jī)Ge的路徑流過，在燈L上施加既定的電壓(箝位電壓)。此外，在這種情況下，第二晶體管回路TR2不起作用。
這時(shí)的箝位電壓Vc如下所示。
即，當(dāng)令第二二極管D2的正向電壓為Vfd2，第一晶體管回路TR1接通時(shí)的基極、發(fā)射極之間的電壓為Vbe1時(shí)，箝位電壓Vc為Vc＝Vfd2+Vz1+Vbe1另一方面，當(dāng)在發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子輸出正向電壓、而且發(fā)電電壓未達(dá)到既定的電壓時(shí)，由于由第二齊納二極管DZ2阻止電流的流過，所以，第二晶體管回路TR2斷開。從而，發(fā)電電壓除在各部分的耗損之外，基本上原封不動(dòng)地施加在燈L上。
同時(shí)，當(dāng)發(fā)電電壓為既定電壓以上時(shí)，電流流過第二齊納二極管DZ2，向第二晶體管回路TR2的晶體管t21的基極、發(fā)射極之間施加既定電壓。這樣，晶體管t21和t22接通，第二晶體管回路TR2全部接通。在這種情況下，電流沿發(fā)電機(jī)GE→第二晶體管回路TR2→第一二極管D1→發(fā)電機(jī)GE的路徑流過，將箝位電壓施加到燈L上。在這種情況下，第一晶體管回路TR1不起作用。
對(duì)于箝位電壓，和前面一樣。
在該實(shí)施形式的回路中，除具有和前述第一種實(shí)施形式相同的效果外，由于設(shè)置第一及第二二極管D1，D2，無需在第一種實(shí)施形式中作為整流回路設(shè)置的電橋回路。此外，與此相應(yīng)地，在決定箝位電壓的主要因素中，二極管的正向電壓變成一個(gè)，可以獲得精度更穩(wěn)定的箝位電壓。此外，由于發(fā)電機(jī)輸出中的一個(gè)半波部分由電壓晶體管回路TR1負(fù)責(zé)，另外半波部分由第二晶體管回路TR2負(fù)責(zé)，所以在一個(gè)晶體管回路負(fù)責(zé)的每單位時(shí)間內(nèi)的熱量與第一種實(shí)施形式相比，只有其一半，所以可以使從晶體管的結(jié)合部到大氣中的熱阻較大。
關(guān)于這一點(diǎn)，下面詳細(xì)進(jìn)行說明。
首先，令在圖5所示的第一種實(shí)施形式的回路中產(chǎn)生的耗損P為5W，同樣地，在圖7所示的第三種實(shí)施形式的回路中產(chǎn)生的耗損P為5W。此外，令兩者的箝位電壓Vc均為10V，二極管的正向電壓降Vf為0.6V。
這里，令分別發(fā)生在圖5所示的回路的晶體管回路TR1及二極管D1上的耗損j為Ptr、Pdi時(shí)，有Pdi＝(P/Vc)×0.6×2＝(5/10)×0.6×2＝0.6(W)Ptr＝P-Pdi＝4.4(W)同樣地，令圖7所示的回路的(TR1+D1)及(TR2+D2)中產(chǎn)生的耗損Ptr1、Ptr2時(shí)，Ptr1＝P/2＝5/2＝2.5(W)Ptr2＝P/2＝5/2＝2.5(W)同時(shí)，令圖5所示的回路和圖7所示的回路中使用的晶體管回路均為Tj(max)＝150(℃)--結(jié)合部能夠耐受的溫度的上限Rth(j-c)＝3.125(℃/W)--結(jié)合部與組件之間的熱阻，組件與散熱器的結(jié)合部的熱阻Rth(c)為1.5(℃/W)。此外，在30℃的大氣中，設(shè)置具有無限大的表面面積的散熱器(散熱器溫度Tf為30℃)。
在上述條件下，發(fā)熱的計(jì)算如下所示。
圖5及圖7所示的回路的模型示于圖8及圖9。
圖8的晶體管結(jié)合部J與散熱器8之間的熱阻R為R＝Rth(j-c)+Rth(c)＝3.125+1.5＝4.625(℃/W)結(jié)合部J的溫度可以計(jì)算如下。
Tf+R·Ptr＝30+4.625×4.4＝50.35(℃)…①此外，圖9的晶體管結(jié)合部J與散熱器8之間的熱阻為R＝Rth(j-c)+Rth(c)＝3.125+1.5＝4.625(℃/W)結(jié)合部J的溫度可以計(jì)算如下。
Tf+R·Ptr1＝30+4.625×2.5＝41.56(℃)…②有①和②的結(jié)果可以看出，在上面的條件下，圖7所示的回路的晶體管結(jié)合部的溫度具有余量。反過來說，圖7所示的回路容易加大組件的熱阻。即，組件可以使用小型廉價(jià)的晶體管。此外，與一個(gè)大型的晶體管相比，兩個(gè)中型的晶體管具有可以使與散熱器的熱阻比較小的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，在達(dá)林頓連接的功率晶體管回路上，一般預(yù)先組裝入防止將反電動(dòng)勢(shì)施加到晶體管上用的二極管元件。在這種實(shí)施形式中，由于利用該二極管元件，可以更廉價(jià)地構(gòu)成回路。
第四種實(shí)施形式根據(jù)第四種實(shí)施形式的電壓箝位回路示于圖10。該實(shí)施形式所示的回路，由PNP型雙極晶體管形成第一及第二晶體管回路TR1、TR2，雖然極性不同，但基本結(jié)構(gòu)與第三種實(shí)施形式所示的回路相同。
即，第一及第二晶體管回路TR1’、TR2’，各自通過達(dá)林頓連接兩個(gè)PNP型雙極晶體管t11’、t12’，t21’、t22’構(gòu)成，第一晶體管回路TR1’的晶體管t11’的發(fā)射極連接到發(fā)電機(jī)GE的正側(cè)端子上，晶體管t12’的集電極經(jīng)由第二二極管D2連接到負(fù)側(cè)端子上。此外，第二晶體管回路TR2′的晶體管t21’的發(fā)射極連接到發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子上，晶體管t22’的集電極經(jīng)由第一二極管D1連接到正側(cè)端子上。同時(shí)，第一齊納二極管DZ1，以施加反向偏壓的方式連接到第一晶體管回路TR1’的晶體管t12’的基極和發(fā)電機(jī)GE的負(fù)側(cè)端子之間，第二齊納二極管DZ2以施加反向偏壓的方式連接在第二晶體管回路TR2′的晶體管t22’的基極和發(fā)電機(jī)GE的正側(cè)端子之間。此外，第一及第二二極管D1、D2，和前述第三種實(shí)施形式完全一樣。
該回路的作用和效果與第三種實(shí)施形式相同。
各種實(shí)施形式的電壓箝位回路向自行車上的安裝圖1～13是表示前述根據(jù)前述各種實(shí)施形式的電壓箝位回路向自行車上的安裝例。
在圖1所示的例子中，在輪轂5和燈L之間，與輪轂5分開單獨(dú)設(shè)置箱6，在該箱6內(nèi)設(shè)置電壓箝位回路。輪轂發(fā)電機(jī)5和箱6內(nèi)的電壓箝位回路利用配線7連接。此外，在內(nèi)裝電壓箝位回路的箱6內(nèi)設(shè)置散熱用的翅8。設(shè)置該散熱翅8的箱6，例如如圖12所示，固定前叉9的上端部上。
此外，在圖13所示的例子中，電壓箝位回路內(nèi)裝于輪轂發(fā)電機(jī)5’內(nèi)。同時(shí)，在輪轂發(fā)電機(jī)5’上設(shè)置散熱翅8’。
其它實(shí)施形式晶體管回路不僅可以用雙極型晶體管、也可以用FET構(gòu)成。但是，在FET的情況下，由于未將使其接通時(shí)的電壓穩(wěn)壓，所以，使用雙極型晶體管時(shí)更為優(yōu)選。
此外，如果能夠獲得所需的增益，用一個(gè)晶體管元件構(gòu)成晶體管回路也可以。
在上述的發(fā)明中，可以實(shí)現(xiàn)不會(huì)因熱造成特性惡化、廉價(jià)的回路。此外，利用發(fā)電機(jī)的發(fā)電電壓生成速度脈沖的情況下，可以檢測(cè)出正確的速度。
權(quán)利要求
1.一種自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在把由自行車用發(fā)電機(jī)所發(fā)的電的電壓進(jìn)行箝位、供應(yīng)給負(fù)載用的電壓箝位回路中，配備有與前述負(fù)載并聯(lián)連接的功率晶體管回路，在施加到前述負(fù)載上的電壓在既定電壓以上的場(chǎng)合將前述晶體管回路接通，在未達(dá)到前述既定電壓的場(chǎng)合將前述晶體管回路斷開的開關(guān)元件。
2.如權(quán)利要求1所述的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，前述晶體管回路包括達(dá)林頓連接的兩個(gè)雙極晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，前述開關(guān)元件是連接到構(gòu)成前述晶體管回路的雙極晶體管的基極上的齊納二極管。
4.如權(quán)利要求1至3中任何一個(gè)所述的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在前述發(fā)電機(jī)與晶體管回路之間設(shè)置整流回路。
5.一種自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，在把由自行車用發(fā)電機(jī)所發(fā)的電的電壓進(jìn)行箝位、供應(yīng)給負(fù)載用的電壓箝位回路中，配備有與前述負(fù)載并聯(lián)連接、在前述發(fā)電機(jī)的正側(cè)端子輸出正的電壓的場(chǎng)合可以流過電流的第一功率晶體管回路，在施加在前述負(fù)載上的電壓為既定電壓以上的場(chǎng)合，將前述第一晶體管回路接通，在未達(dá)到前述既定電壓的場(chǎng)合將前述第一晶體管回路斷開的第一開關(guān)元件，并聯(lián)地連接到前述第一晶體管回路上、容許從前述第一晶體管回路的輸出側(cè)向輸入側(cè)流過電流、禁止反向電流流過的第一整流元件，與前述負(fù)載并聯(lián)連接、在前述發(fā)電機(jī)的負(fù)側(cè)端子輸出正的電壓的場(chǎng)合能夠流過電流的第二功率晶體管回路，在施加在前述負(fù)載上的電壓在既定電壓以上的場(chǎng)合，將前述第二晶體管回路接通，未達(dá)到既定電壓的場(chǎng)合將前述第二晶體管回路斷開的第二開關(guān)元件，與前述第二晶體管回路并聯(lián)連接、容許從第二晶體管回路的輸出側(cè)向輸入側(cè)流過電流、禁止反向電流流過的第二整流元件。
6.如權(quán)利要求5所述的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，前述第一及第二晶體管回路分別包括達(dá)林頓連接的兩個(gè)雙極晶體管，前述第一及第二整流元件分別為二極管。
7.如權(quán)利要求6所述的自行車用發(fā)電機(jī)的電壓箝位回路，前述第一及第二開關(guān)元件是連接到構(gòu)成前述第一及第二晶體管回路的雙極晶體管的基極上的齊納二極管。
全文摘要
獲得廉價(jià)且由于熱引起的特性惡化少的箝位回路。該電壓箝位回路，在把由自行車用發(fā)電機(jī)所發(fā)的電的電壓進(jìn)行箝位、供應(yīng)給負(fù)載用的電壓箝位回路中，配備有功率晶體管回路(TR1)和齊納二極管(DZ1)。功率晶體管回路(TR1)并聯(lián)地連接到負(fù)載(L)上。齊納二極管(DZ1)，當(dāng)施加到負(fù)載(L)上的電壓在既定的電壓以上時(shí)，將晶體管回路(TR1)接通，當(dāng)未達(dá)到既定電壓時(shí)將晶體管回路(TR1)斷開。
文檔編號(hào)H02M7/12GK1435349SQ0310420
公開日2003年8月13日 申請(qǐng)日期2003年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月30日
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