电动自行车调速系统的设计 第7页

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5.4.4减流式保护电路   减流式保护电路由T12、R11、R15、R14和DZ3、DZ4组成，R11为检流电阻。保护的目的主要是使调整管（主要是T11）能在安全区以内工作，特别要注意使它的功耗不超过额定值PCM。首先考虑一种简单的情况。假设图1中的DZ3、DZ4和R14不存在，R15两端短路。这时，如果稳压电路工作正常，即PC<PCM并且输出电流IO在额定值以内，流过R11的电流使 =IOR11<0.6V，T12截止。当输出电流急剧增加，例如输出端短路时，输出电流超过极限值（IO(CL)=PCM/VI=0.6V/R11）时，即当 >0.6V时，使T12管导通。由于它的分流作用，减小了T10的基极电流，从而限制了输出电流。这种简单限流保护电路的不足之处是只能将输出电流限制在额定值以内。由于调整管的耗散功率PCM=ICVCE，只有既考虑通过它的电流和它的管压降VCE值，又使PC<PCM，才能全面地进行保护。图1中DZ3、DZ4和R14、R15所构成的支路就是为实现上述保护目的而设置的。电路中如果（VI–IOR11–VO）>（VZ3+ VZ4），则DZ3、DZ4击穿，导致T12管发射结承受正向电压而导通。VBE12的值为

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显然，（VI –VO）越大，即调整管的VCE值越大，则IO越小，从而使调整管的功耗限制在允许范围内。由于IO的减小，故上述保护称为减流式保护。

5.4.5过热保护电路   过热保护电路电路由DZ2、T3、T14和T13组成。在常温时，R3上的压降仅为0.4V左右，T14、T13是截止的，对电路工作没有影响。当某种原因（过载或环境温升）使芯片温度上升到某一极限值时，R3上的压降随DZ2的工作电压升高而升高，而T14的发射结电压VBE14下降，导致T14导通，T13也随之导通。调整管T10的基极电流IB10被T13分流，输出电流IO下降，从而达到过热保护的目的。

电路中R10的作用是给T10管的ICEO10和T11管的ICBO11一条分流通路，以改善温度稳定性。

值得指出的是：当出现故障时，上述几种保护电路是互相关联的。

 

图  5-4-2三端稳压器的典型接法

图5-4-2是应用78L05输出固定电压VO的典型电路图。正常工作时，输入、输出电压差应大于2～3V。电路中接入电容C1、C2是用来实现频率补偿的，可防止稳压器产生高频自激振荡并抑制电路引入的高频干扰。C3是电解电容，以减小稳压电源输出端由输入电源引入的低频干扰。D是保护二极管，当输入端意外短路时，给输出电容器C3一个放电通路，防止C3两端电压作用于调整管的be结，造成调整管be结击穿而损坏。

三端稳压器的参数

参 数
 单位
 7805
 
输出电压范围
 V
 4.8~5.2
 
最大输入电压
 V
 35
 
最大输出电流
 A
 1.5
 
△V0(I0变化引起)
 mV
 100(I0=5mA~1.5A)
 
△V0(Vi变化引起)
 mV
 50(Vi=7~25V)
 
△V0(温度变化引起)
 mV/℃
 ±0.6(I0=500mA)
 
器件压降(Vi-V0)
 V
 2~2.5(I0=lA)
 
偏置电流
 mA
 6
 
输出电阻
 mΩ
 17
 
输出噪声电压(10~100kHz)
 μV
 40
 

5．5 集成转速传感器KMI15-1
   集成转速传感器具有灵敏度高、测量范围宽、抗干扰能力强、外围电路简单等优点，是传统的分立式转速传感器的升级换代产品。下面是KMI15系列磁阻式集成转速传感器的工作原理与典型应用。

转速属于常规电测参数。测量转速时经常采用磁阻式传感器或光电式传感器进行非接触性测量，传统的磁阻式传感器是由磁钢、线圈等分立元件构成的，亦可用耳塞机改装而成。但这种传感器存在一些缺点：第一，灵敏度低，传感器与转动齿轮的最大间隙（亦称磁感应距离）只有零点几毫米；第二，在测量高速旋转物体的转速时，因安装不牢固或受机械振动，容易与齿轮发生碰撞，安全性较差；第三，这种传感器所产生的是幅度很低且变化缓慢的模拟电压信号，因此，需要经过放大、整形后变成沿口陡直的数字频率信号，才能送给数字转速仪或数字频率计测量转速，而且外围电路比较复杂；第四，它无法测量非常低（接近于零）的转速，因为这时磁阻式传感器可能检测不到转速信号。
目前，转速传感器正朝着高灵敏度、高可靠性和全集成化的方向发展
5.5.1　ＫＭＩ１５－１型传感器的性能特点   ＫＭＩ１５－１芯片内含高性能磁钢、磁敏电阻传感器和ＩＣ。它利用ＩＣ来完成信号变换功能，其输出的电流信号频率与被测转速成正比，电流信号的变化幅度为７ｍＡ～１４ｍＡ。由于其外围电路比较简单，因而很容易配二次仪表测量转速。
    ＫＭＩ１５－１器件的测量范围宽，灵敏度高，它的齿轮转动频率范围是０～２５ｋＨｚ，而且即使在转动频率接近于零时，它也能够进行测量。传感器与齿轮的最大磁感应距离为２．９ｍｍ（典型值），由于与齿轮相距较远，因此使用比较安全。
    该传感器抗干扰能力强，同时具有方向性，它对轴向振动不敏感。另外，芯片内部还有电磁干扰（ＥＭＩ）滤波器、电压控制器以及恒流源，从而保证了其工作特性不受外界因素的影响。
    ＫＭＩ１５－１的体积较小，其最大外形尺寸为８×６×２１ｍｍ，能可靠固定在齿轮附近。
    ＫＭＩ１５采用＋１２Ｖ电源供电（典型值），最高不超过１６Ｖ。工作温度范围宽达－４０～＋８５℃。
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4.5.2　工作原理   ＫＭＩ１５－１型集成转速传感器的外形如图１所示，它的两个引脚分别为ＵＣＣ（接＋１２Ｖ电源端）和Ｕ－（方波电流信号输出端）。为使信号变换器ＩＣ处于较低的环境温度中，设计时专门将ＩＣ与传感元件分开，以改善传感器的高温工作性能。
  该传感器的简化电路如图２所示。其内部主要包括以下辣部分：磁敏电阻传感器；前置放大器Ａ１；施密特触发器；开关控制式电流源；恒流源；电压控制器。

实际上，该传感器是由４只磁敏电阻构成的一个桥路，可固定在靠近齿轮的地方，其测量原理如图３所示。

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