CN102684155B - 有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器 - Google Patents

Abstract

一种有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，包括取样控制电路、快速储能电路和场效应管开关电路，其特殊之处是：在电源S、调节器负极E、发电机转子磁场电流输出端F和转子磁场电流输入控制端F1之间接有发电机工作电压失控保护电路，所述的发电机工作电压失控保护电路是由双取样串联双控触发电路和执行电路组成。该调节器在发电机工作状态电压失控时能有效地切断发电机磁场电流，把发电机工作电压失控状态转变为发电机工作不发电状态，并且结构简单、成本低、工作可靠。

Description

有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器

技术领域

本发明涉及汽车发电机工作中因电压调节器的损坏而造成工作电压失控时有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，能将工作中的发电机转子磁场电流有效切断，将发电机的工作电压失控状态转变成发电机工作不发电状态，使发电机工作电压失控得到控制，确保汽车用电脑版、用电器不被损坏，也保证了汽车运行的安全。

背景技术

汽车中的任何一台发电机在工作了一定的时间之后，都有损坏的可能，多数发电机的损坏是由发电机电压调节器的损坏而引起的。电压调节器损坏的发电机有二种工作表现：一种是发电机不工作，另一种是发电机的工作电压失控。作为发电机不发电，只是对故障电机进行正常维修就可以了。作为发电机工作电压失控，会产生严重问题。即发电机工作电压出现失控时，又不能得到多路保险的保护（这种情况出现较多），对于12V汽车情况，发电机的失控工作电压可达17V（满载）-30V（轻载），不但可以烧坏车上的电脑版和其它用电器，还可以烧毁全车线，引起车身失火。如果是特定的环境下，还会出现严重的交通安全事故。

发电机电压调节器损坏造成发电机的工作电压失控，既有大功率开关管的击穿短路造成的失控，也有调节器前级控制电路元件损坏造成的功率管工作状态失控引起，到目前为止还没有一个有效的解决方案。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，该调节器在发电机工作状态电压失控时能有效地切断发电机磁场电流，把发电机工作电压失控状态转变为发电机工作不发电状态，并且结构简单、成本低、工作可靠。

本发明的技术解决方案是：

有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，包括取样控制电路1、快速储能电路2和场效应管开关电路4，其特殊之处是：在电源S、调节器负极E、发电机转子磁场电流输出端F和转子磁场电流输入控制端F1之间接有发电机工作电压失控保护电路3，所述的发电机工作电压失控保护电路3是由双取样串联双控触发电路和执行电路组成，所述双取样串联双控触发电路是由高压取样管DW3、导通用P型三极管T3、可控硅SCR、用于给可控硅SCR供电使其触发的分压电阻R10及分压电阻R11、给P型三极管T3基极供电的取样电阻R12及取样电阻R13组成，所述取样电阻 R12 及取样电阻 R13 一端连接且取样电阻 R12 及取样电阻 R13的结点接 P 型三极管 T3 的基极，所述取样电阻 R12 的另一端为供电端，所述取样电阻 R13的另一端为输出端，高压取样管DW3负、正极分别接电源S和P型三极管T3的发射极上，P型三极管T3的集电极经串联的分压电阻R10及分压电阻R11接调节器负极E，分压电阻R10及分压电阻R11的结点接可控硅SCR的门极，可控硅SCR正、负极分别接在执行电路的控制端和调节器负极E，取样电阻R12的供电端接在高压取样管DW3的正极，取样电阻R13的输出端接在转子磁场电流输入控制端F1。

所述执行电路采用场效应管T4，且在场效应管T4栅极接有稳压供电电路，场效应管T4的漏极、源极、栅极分别与发电机转子磁场电流输出端F、转子磁场电流输入控制端F1、可控硅SCR的正极相连。当可控硅SCR的门极得到触发信号后，立即导通并将场效应管T4的栅极对地（调节器负极E）锁定，场效应管T4的漏极和源极立即截止关断，发电机磁场电流也被同时切断。

所述执行电路是由接在电源S和可控硅SCR正极之间的继电器线圈J和接在发电机转子磁场电流输出端F、转子磁场电流输入控制端F1之间的常闭触点J1-1组成。当可控硅SCR触发后，继电器线圈J得电，常开触点J1-1断开，发电机磁场电流被同时切断。

所述稳压供电电路是由供电电阻R9、并联的稳压管DW2及电容C6组成，供电电阻R9的输入端接在电源S上，电阻R9的输出端与稳压管DW2和电容C6的并联负端及场效应管T4的栅极相连，稳压管DW2和电容C6的并联正端与调节器负极E相连，稳压管DW2为场效应管T4栅极提供稳定工作电压并起嵌位保护作用。

所述场效应管T4的工作寿命大于场效应开关管T6的工作寿命，可靠性更高。

本发明的有益效果是：

1、由于采用双取样和串联双控电路，加上可控硅的触发锁定，在任何情况下该调节器都不会误动作，只要产生发电机电压失控（无论是调节器的控制电路损坏还是场效应开关管击穿短路引起），调节器一定会切断磁场电流，将发电机的工作电压失控状态转变成发电机工作不发电状态，使发电机工作电压失控得到控制。

2、工作更可靠，从而防止因调节器损坏而引起发电机工作电压失控导致车载电脑烧毁、用电器损坏，保证了汽车运行的安全。

3、通过合理选择场效应管T4、场效应开关管T6，使其内阻之和小于等于0.047Ω，与采用达林顿管做开关管、一般场效应管做开关管的电压调节器相比可提高发电机的输出功率2-5%，其空载发电转速可在1000转/分以下。

4、本发明电路简单、体积小、成本低，可做成整体式发电机电压调节器，特别是发电机电压失控的保护电路部分，可加装在多种三菱、电装、博士、摩托罗拉等系列12V、24V发电机电压调节器中。

附图说明

图1是本发明的电路方框图；

图2是本发明电压失控保护电路（场效应管做为执行器件）的原理图；

图3是本发明电压失控保护电路（继电器做为执行器件）的原理图；

图中：取样控制电路1、快速储能电路2、发电机工作电压失控保护电路3、场效应管开关电路4，电阻R1、电阻R2、电阻R3、分压电阻R4、供电加限流充电电阻R5、供电电阻R6、电阻R7、保护电阻R8、供电电阻R9、分压电阻R10、分压电阻R11、取样电阻R12、取样电阻R13、分压电阻R14、电容C1、电容C2、储能电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、二极管D1、二极管D2、续流二极管D3，稳压管DW1、稳压管DW2、高压取样管DW3、保护稳压管DW4、三极管T1、单向供电三极管T2、导通用P型三极管T3、场效应管T4三极管T5、场效应开关管T6、可控硅SCR、继电器线圈J、常闭触点J1-1、调节器正极D⁺、调节器负极E、电源S（B+）、发电机转子磁场电流输出端F、转子磁场电流输入控制端F1、转子磁场电流输入控制端F1。

具体实施方式

实施例1

如图1-图2所示，该有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，包括取样控制电路1、快速储能电路2、发电机工作电压失控保护电路3和场效应管开关电路4，所述的场效应管开关电路4是由场效应开关管T6和续流二极管D3组成，所述的取样控制电路1 是由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1及电容C2、二极管D1、稳压管DW1、三极管T1、电容C4和电阻R7组成；所述快速储能电路2是由串接在调节器正极D⁺和取样控制电路1的输出端（三极管T1的集电极）之间的单向供电三极管T2、供电加限流充电电阻R5、供电电阻R6、接在取样控制电路1的输出端和场效应管开关电路4的输入端之间的保护电阻R8、保护稳压管DW4以及接在保护稳压管DW4正极和调节器负极E之间的三极管T5、接在调节器正极D⁺和调节极器负极E之间控制三极管T5工作的分压电路、接在三极管T5基极和调节器负极E之间的电容C5、接在供电加限流充电电阻R5输出端和调节器负极E之间的储能电容C3构成，所述的分压电路是由分压电阻R14和分压电阻R4组成。

所述发电机工作电压失控保护电路3接在电源S（B+）、调节器负极E和发电机转子磁场电流输出端F及转子磁场电流输入控制端F1（场效应开关T6的漏极）之间，所述的发电机工作电压失控保护电路3是由双取样串联双控触发电路和执行电路组成，所述执行电路采用场效应管T4，所述场效应管T4的工作寿命大于场效应开关管T6的工作寿命，且场效应管T4的栅极接有稳压供电电路。

所述稳压供电电路是由供电电阻R9、并联的稳压管DW2及电容C6组成，供电电阻R9的输入端接在电源S上、电阻R9的输出端与稳压管DW2和电容C6的并联负端及场效应管T4的栅极相连，稳压管DW2和电容C6的并联正端与调节器负极E相连。稳压管DW2为场效应管T4栅极提供稳定工作电压并起嵌位保护作用。

所述双取样串联双控触发电路是由高压取样管DW3、导通用P型三极管T3、可控硅SCR、用于给可控硅SCR供电使其触发的分压电阻R10及分压电阻R11、给P型三极管T3基极供电的取样电阻R12及取样电阻R13组成，高压取样管DW3负、正极分别接电源S和P型三极管T3的发射极上，P型三极管T3的集电极经串联的分压电阻R10及分压电阻R11接调节器负极，取样电阻R12及取样电阻R13的结点接P型三极管T3的基极，分压电阻R10及分压电阻R11的结点接可控硅SCR的门极，可控硅SCR正、负极分别接在执行电路的控制端即场效应管T4的栅极和调节器负极E，取样电阻R12的供电端接在高压取样管DW3的正极与P型三极管T3发射极的结点，取样电阻R13的输出端接在转子磁场电流输入控制端F1即场效应开关管T6的漏极，高压取样管DW3的负极接电源S，实现双取样功能。

使用时，调节器正极D+和发电机转子磁场电流输出端F之间接转子线圈5，场效应管T4的漏极和源极串接在发电机磁场电流回路中，并且场效应管T4的漏极与发电机转子磁场电流输出端（F端）相接，调节器正极D+（B+）给取样控制电路1和快速储能电路2的电源输入端相连，调节器正极D+通过二极管D3与电源指示灯接线端L相接，场效应管T4的源极与场效应开关管T6的漏极相接并与转子磁场电流输入控制端（F1端）相连。

不管发电机在什么状态下工作，只要出现电压失控，高压取样管DW3立刻会进入导通状态，P型三极管T3能否导通是由供电电阻R12、取样电阻R13的工作状态决定的，当取样控制电路1失控时场效应开关管T6连续导通或场效应开关管T6击穿短路，调节器出现高于正常工作电压（14.5V）的高电位；同时取样电阻R13的取样端得到场效应开关管T6漏极的低电位信号，使P型三极管T3导通，电源S经高压取样管DW3、P型三极管T3的ec结，给分压电阻R10、分压电阻R11供电，并送至可控硅SCR的门极，使可控硅SCR触发，从而实现串联双控触发。

当可控硅SCR的门极得到触发信号后，立即导通并将场效应管T4的栅极对地（调节器负极E）锁定，场效应管T4的漏极和源极立即截止关断，发电机磁场电流也被同时切断。

实施例2

如图3所示，所述的发电机工作电压失控保护电路3是由双取样串联双控触发电路和执行电路组成，所述执行电路是由接在电源S和可控硅SCR正极之间的继电器线圈J和接在发电机转子磁场电流输出端F、场效应开关管T6的漏极（F1端）之间的常闭触点J1-1组成，其它同实施例1。

当可控硅SCR触发后，继电器线圈J得电，常开触点J1-1断开，发电机磁场电流被同时切断。

Claims (5)

1.有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，包括取样控制电路（1）、快速储能电路（2）和场效应管开关电路（4），其特征是：在电源S、调节器负极E、发电机转子磁场电流输出端F和转子磁场电流输入控制端F1之间接有发电机工作电压失控保护电路（3），所述的发电机工作电压失控保护电路（3）是由双取样串联双控触发电路和执行电路组成，所述双取样串联双控触发电路是由高压取样管DW3、导通用P型三极管T3、可控硅SCR、用于给可控硅SCR供电使其触发的分压电阻R10及分压电阻R11、给P型三极管T3基极供电的取样电阻R12及取样电阻R13组成，所述取样电阻 R12 及取样电阻 R13 一端连接且取样电阻 R12 及取样电阻 R13的结点接 P 型三极管 T3 的基极，所述取样电阻 R12 的另一端为供电端，所述取样电阻 R13的另一端为输出端，高压取样管DW3负、正极分别接电源S和P型三极管T3的发射极上，P型三极管T3的集电极经串联的分压电阻R10及分压电阻R11接调节器负极E，分压电阻R10及分压电阻R11的结点接可控硅SCR的门极，可控硅SCR正、负极分别接在执行电路的控制端和调节器负极E，取样电阻R12的供电端接在高压取样管DW3的正极，取样电阻R13的输出端接在转子磁场电流输入控制端F1。

2.根据权利要求1所述的有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，其特征是：所述执行电路采用场效应管T4，且在场效应管T4栅极接有稳压供电电路，场效应管T4的漏极、源极、栅极分别与发电机转子磁场电流输出端F、转子磁场电流输入控制端F1、可控硅SCR的正极相连。

3.根据权利要求1所述的有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，其特征是：所述执行电路是由接在电源S和可控硅SCR正极之间的继电器线圈J和接在发电机转子磁场电流输出端F、转子磁场电流输入控制端F1之间的常闭触点J1-1组成。

4.根据权利要求2所述的有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，其特征是：所述稳压供电电路是由供电电阻R9、并联的稳压管DW2及电容C6组成，供电电阻R9的输入端接在电源S上，电阻R9的输出端与稳压管DW2和电容C6的并联负端及场效应管T4的栅极相连，稳压管DW2和电容C6的并联正端与调节器负极E相连，稳压管DW2为场效应管T4栅极提供稳定工作电压并起嵌位保护作用。

5.根据权利要求2所述的有保护汽车发电机工作电压失控功能的电压调节器，其特征是：所述场效应管T4的工作寿命大于场效应管开关电路（4）中场效应开关管T6的工作寿命。