JP3425648B2 - 多相交流発電機の相間の電圧を検出する検出回路 - Google Patents
多相交流発電機の相間の電圧を検出する検出回路Info
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Description
両用バッテリーに充電するための多相発電機のフェーズ
信号を検出する検出回路に関する。
出願したフランス国特許出願第2,649,797号明細書に記
載されている。本願の明細書は、前記フランス国特許出
願の明細書を参照することにより、よりよく理解しうる
と思う。前記フランス国特許出願明細書には、この種の
検出方法の利点や、互換性のある配線方法が記載されて
いる。
交流発電機の2相端子間に電位差が発生するという原理
に基づいている。上記フランス国特許出願の実施例で
は、上記2相間の電圧と、閾値電圧、たとえば+0.6
ボルトとを対比している。その閾値を越えると、回路の
論理出力が調節回路に働きかけ、交流発電機の励磁コイ
ルに適当な調節電流を流す。
て簡単かつ安価で、信頼性の高いフェーズ間(インター
フェーズ)の電圧検出回路を提供することにある。上述
の公知の回路には、いくつかの欠点がある。特に、高周
波数の干渉信号に妨害されないように改善する余地があ
る。更に同回路は、交流発電機とフェーズ信号入力端子
との間の不通などの故障を確実に検出する手段も必要で
ある。
ジンが止まっている)時に、レギュレータが作動し、そ
の結果、車両のバッテリーが放電するようなことがあっ
た。本発明の目的は、回路の複雑さやコストの上昇を招
くことなしに、これらの欠点を減らすことにある。
電機が発生した一対のフェーズ信号間の電圧の大きさを
比較する比較手段を有する回路を備える、前記交流発電
機による自動車用バッテリーの充電を調節するレギュレ
ータを制御する電圧の検出回路において、比較手段は、
一対のバイポーラ型のトランジスタを備え、比較手段の
第1の入力端子は、第1のトランジスタのベースと第2
のトランジスタのエミッタとに接続され、比較手段の第
2の入力端子は、第2のトランジスタのベースと第1の
トランジスタのエミッタに接続され、トランジスタのコ
レクタは、OR論理回路の入力端子に接続され、各トラ
ンジスタは、相間の電圧とエミッタ/ベース接合電圧に
よる各閾値電圧とを比較する比較手段をなし、前記閾値
電圧は、小電圧であり、反対極性を有し、前記OR論理
回路は、フェーズ信号間の電圧差の絶対値が前記閾値電
圧よりも高いことを示す信号を出力するようになってい
ることを特徴とする検出回路を提供している。
明する。本検出回路は、交流発電機の第1の相の信号及
び第2の相の信号がそれぞれ入力される2つの入力端子
(φ1)(φ2)を有している。これら2つの入力端子(φ
1)(φ2)は,抵抗(R13)に接続されている。入力
端子(φ1)は、抵抗(R10)を介し、NPN型のト
ランジスタ(T1)のエミッタ及びNPN型のトランジ
スタ(T2)のベースに接続されている。入力端子(φ
2)は、抵抗(R11)を介し、(T1)のベース及び
(T2)のエミッタに接続されている。
は、それぞれ抵抗(R7)と(R8)の一端に接続さ
れ、抵抗(R7)と(R8)の他端は、車両のバッテリ
ー電源(UB+)が接続されている。また、トランジスタ
(T1)(T2)のコレクタには、PNP型のトランジ
スタ(T3)(T4)が夫々接続されている。トランジ
スタ(T3)(T4)のエミッタはバッテリー電源(U
B+)に、コレクタは抵抗(R9)(R12)を介してそ
れぞれ接地されている。
は、それぞれ2つの抵抗(R30)(R40)及びOR
ゲートを構成する2つのダイオード(D30)(D4
0)を介し、処理回路に接続されている。処理回路は、
カスケード接続されたトランジスタ(T5)(T6)
(T7)を備え、フランス国特許出願番号第2,649,797
号の図4bに示したようなミラー積分回路網型のデュー
ティ比弁別回路を構成している。
ンジスタ(T7)のコレクタに接続されている。この出
力端子(S1)から高論理レベルの信号が出力される
と、レギュレータ(図示せず)が作動する。
介して(T6)のコレクタに接続され、そのエミッタは
バッテリー電源UB+に、そのコレクタは電源
(UB+COM)に接続されている。入力端子(φ1)は、
抵抗(R14)を介しPNP型のトランジスタ(T9)
のベースに接続されている。トランジスタ(T9)のコ
レクタは、抵抗(R16)を介して入力端子(φ2)に
接続されている。
抵抗(R15)を介して電源(UB+COM)、ダイオード
(D4)の陰極、及びツェナーダイオード(Z3)の陰
極に接続されている。ダイオード(D4)の陽極は、ト
ランジスタ(T9)のベースに接続されている。ツェナ
ーダイオード(Z3)の陽極は接地されている。トラン
ジスタ(T9)のコレクタは、NPN型のトランジスタ
(T10)のベースと、ダイオード(D1)の陰極に接
続されている。ダイオード(D1)の陽極は接地されて
いる。
トランジスタ(T10)のコレクタと電源(UB+COM)
の間に接続されている。トランジスタ(T10)のコレ
クタは、回路の論理出力端子(S2)に接続されている
とともに、並列接続されて、かつ一端が接地されたコン
デンサ(C3)とツェナーダイオード(Z4)の他端に
接続されている。
してPNP型のトランジスタ(T11)のベースに接続
されている。このベースは、ダイオード(D2)の陽極
に、その陰極は電源(UB+COM)に接続されている。ト
ランジスタ(T11)のエミッタは電源(UB+COM)
に、そのコレクタは抵抗(R20)の一端に接続されて
いる。抵抗(R20)の他端は、抵抗(R19)の一
端、ダイオード(D3)の陰極、及びNPN型のトラン
ジスタ(T12)のベースに接続されている。
2)に接続されている。ダイオード(D3)の陽極は接
地されている。トランジスタ(T12)のエミッタも接
地されている。そのコレクタは、抵抗(R21)を介し
て電源(UB+COM)に、また論理出力端子(S3)に接
続されている。コンデンサ(C4)とツェナーダイオー
ド(Z5)は,トランジスタ(T12)のコレクタとア
ースの間に並列接続されている。
トランジスタ(T1)と(T2)により、Vφ2(入力
端子(φ2)からの電圧)−Vφ1(入力端子(φ1)
からの電圧)のフェーズ間の電圧と、トランジスタ(T
1)と(T2)のエミッタ/ベース接合電圧により設定
される2つの所定閾値とが比較される。その閾値は、ト
ランジスタ(T1)と(T2)のエミッタとベースとの
接合部の電圧で決められる。これらの2つの閾値は、た
とえばトランジスタ(T1)に関しては+0.6ボル
ト、トランジスタ(T2)に関しては−0.6ボルトに
設定されている。
記の閾値をフェーズ間の電圧が越えた時、トランジスタ
(T1)(T2)が発生した信号が整形される。(Vφ
2)−(Vφ1)の電圧が、+0.6ボルトより大きい
場合には、トランジスタ(T1)(T3)がオンし、ト
ランジスタ(T2)(T4)がオフする。
−0.6ボルトより小さい場合には、トランジスタ(T
2)(T4)がオンし、トランジスタ(T1)(T3)
がオフする。(Vφ2)−(Vφ1)の電圧が、−0.
6ボルトと+0.6ボルトとの間にある時は、トランジ
スタ(T1)(T2)(T3)(T4)がオフする。ミ
ラー積分回路網は、トランジスタ(T3)(T4)から
論理信号を受け取る。
比が小さい時に、トランジスタ(T3)または(T4)
に対応する閾値交差信号を無視すると、出力端子(S
1)からの出力は、交流発電機と関連するレギュレータ
を作動状態に切り換えることができなくなる。
ズ間の電圧に発生したり、切り換え中に高周波パルスが
発生したりするためである。逆に、フェーズ間の電圧
が、1つまたは2つの閾値電圧を、大きなデューティ比
で超えた時に、交流発電機が回転し、レギュレータが作
動しなければならない。これは、ミラー積分回路網を介
して高レベルに切り換わった出力端子(S1)からの論
理信号によりなされる。
閾値電圧及び負閾値電圧と比較することができ、極めて
簡単で安い2つのトランジスタ(T1)(T2)を有す
る回路を用いるので、集積が容易であり、シリコン部分
も非常に少ない。トランジスタ(T1)(T2)(T
3)(T4)を、バッテリー電源(UB+)に直接接続す
ることもできる。交流発電機が停止中は、殆どの時間、
これら全てのトランジスタはオフで、干渉波や過渡電流
は事実上全く存在しないので、消費電流は無視できる程
僅かである。
回路は、交流発電機が回転中、交番フェーズの入力端子
(φ2)の電圧ピークが2つの所定閾値電圧、たとえば
+0.6ボルトと+7ボルトを確実に越えるようにす
る。この状態は、このフェーズ出力に接続されている車
両用電子回転計が、特にディーゼルエンジンと共に確実
に作動するようにするため、通常必要である。
圧が、ツェナーダイオード(Z3)の電圧からトランジ
スタ(T9)のエミッタ/ベース接合電圧を引いたもの
(たとえば上記例のごとく+7ボルト)より大きいと,ト
ランジスタ(T9)はオフに切り換わる。もしこの間、
入力端子(φ2)の電圧がトランジスタ(T10)のエ
ミッタ/ベース接合電圧より小さいと、トランジスタ
(T10)はオフする。出力端子(S2)の論理信号は
高論理レベルになる。このことは、そのピークが閾値を
越えており、回転計は正常に作動し得ることを示してい
る。
れないと、トランジスタ(T10)は、出力端子(S
2)の論理信号レベルを低くする。図示していないが、
それにより、交流発電機の励磁コイルに流れる電流が増
加し、フェーズ信号のピーク値が、再び直ちに上記の閾
値を越す。
(S2)の信号が高論理レベルになるのに必要な電圧が
供給される。コンデンサ(C3)により、出力端子(S
2)における寄生発振が防止される。トランジスタ(T
11)(T12)を備える回路により、(Vφ1)と
(Vφ2)との電圧差が、交流発電機の出力電圧に近い
電圧(UB+COM)と同じ値を有するか否かが検出され
る。
ミッタ/ベース接合電圧は、電圧(Vφ1)と(Vφ
2)が、+0.6ボルトのレベルと電源(UB+COM)−
0.6ボルトを越えるか否かを決定するための、約+
0.6ボルトと電源(U B+COM )−0.6ボルトの閾値
電圧となっている。
の電圧が、電源(UB+COM)からトランジスタ(T1
1)のエミッタ/ベース接合電圧を差し引いたものより
大きい場合は、トランジスタ(T11)はオフする。も
し、入力端子(φ2)の電圧がトランジスタ(T12)
のエミッタ/ベース接合電圧より小さい場合は、トラン
ジスタ(T12)はオフし、出力端子(S3)は高論理
レベルとなり、異常がないこととなる。もし、上記の2
つの状態のどちらかが満足されなくなると、トランジス
タ(T12)は直ちにオンし、出力端子(S3)の信号
は低論理レベルとなる。
な時は、上記の回路は出力端子(S3)に、論理レベル
を切り換える信号を送る。逆に、その電圧差が不十分な
時は、出力端子(S3)の信号は、常に高レベルとな
り、異常であることを示す。ツェナーダイオード(Z
5)とコンデンサ(C4)は、前述のツェナーダイオー
ド(Z4)とコンデンサ(C3)と同じ働きをする。
動させることを検出回路が検出した時のみに、トランジ
スタ(T8)は、トランジスタ(T9)(T10)(T
11)(T12)を備える2つの回路に給電する電源
(UB+COM)を、バッテリー電源(UB+)に切り換え
る。
施例を説明する。トランジスタ(T1)〜(T4)を備
える回路、及び、トランジスタ(T9)(T10)(T
11)(T12)を備える回路は、図1と同じであるの
で再述しない。第2の実施例では、ミラー積分回路網の
代わりに、異なるタイプのフィルタ回路が設けられ、干
渉を防止している。
のコレクタは、抵抗(R1)の一端に接続され、その他
端は、抵抗(R2)の一端、ツェナーダイオード(Z
1)の陰極、及びMOSFET(T40)のゲートに接
続されている。
(T30)のドレーンと抵抗(R3)の一端とに接続さ
れている。抵抗(R3)の他端は、1対のカウンタをな
す第1遅延回路(CT1)のゼロ・リセット入力端子
(RS)とコンデンサ(C1)の一端とに接続されてい
る。
オード(Z1)の陽極、及びMOSFET(T30)の
ソースは接地されている。トランジスタ(T4)のコレ
クタは、抵抗(R4)の一端とに接続されている。その
他端は、抵抗(R5)の一端、ツェナーダイオード(Z
2)の陰極、及びMOSFET(T30)のゲートに接
続されている。抵抗(R5)の他端は、MOSFET
(T40)のドレーンと、抵抗(R6)の一端に接続さ
れている。
なす第2遅延回路(CT2)のゼロ・リセット入力端子
(RS)とコンデンサ(C2)の一端とに接続されてい
る。コンデンサ(C2)の他端、ツェナーダイオード
(Z2)の陽極、及びMOSFET(T40)のソース
は接地されている。クロック信号(たとえば好適な周波
数の矩形波信号)の入力端子(CK)は、遅延回路(C
T1)(CT2)の各クロック入力端子(CK)に接続
されている。
み付けされたカウンタの並列の1対の出力線に接続され
ている。また、各出力端子(S)は、遅延回路のEnに
接続され、遅延回路(CT1)と(CT2)をタイマー
にする。NORゲート(P1)の入力は、各遅延回路の
出力端子(S)に接続され、その出力は、本回路の論理
出力端子(S1)に接続されている。
る。トランジスタ(T1)〜(T4)により形成された
比較回路のトランジスタ(T3)または(T4)は、フ
ェーズ間の電圧の絶対値が0.6ボルトを越える時にオ
ンする。抵抗(R1)(R2)(R3)、コンデンサ
(C1)、MOSFET(T30)のアセンブリと、抵
抗(R4)(R5)(R6)、コンデンサ(C2)、M
OSFET(T40)のアセンブリは、非対称のローパ
スフィルタを構成し、コンデンサ(C1)が抵抗(R
1)(R2)(R3)を介して、コンデンサ(C2)が
抵抗(R4)(R5)(R6)を介して、それぞれ徐々
に充電する。また、MOSFET(T30)(T40)
が通電している間、コンデンサ(C1)(C2)は、抵
抗(R3)(R6)により、それぞれ迅速に放電され
る。
いて、干渉などがない場合には、(Vφ2)−(Vφ
1)の電圧はゼロでありトランジスタ(T1)〜(T
4)はオフしている。従って、コンデンサ(C1)(C
2)は、抵抗(R3)(R2)(R1)(R9)及び抵
抗(R6)(R5)(R4)(R12)を介してそれぞ
れ徐々に放電する。そのため、2つの遅延回路のゼロ・
リセット入力端子(RS)に印加される電圧は、常に低
論理レベルとなる。
子(S)からは、(計測による遅延の後に)、高論理レベ
ルの信号が出力され、出力端子(S1)からは低レベル
の信号が出力される。それにより、交流発電機のレギュ
レータが作動しない。交流発電機が回転しているか、高
周波干渉がある時、(Vφ2)−(Vφ1)の電圧は、
トランジスタ(T1)と(T2)により設定された閾値
電圧と順に交差する。
6ボルトより大きくなると、トランジスタ(T1)(T
3)が通電する。コンデンサ(C1)は、抵抗(R1)
(R2)(R3)を介して徐々に充電される。次に、ト
ランジスタT1とT3は再びオフになり、トランジスタ
T2とT4はオンする。
電圧、たとえば+5ボルトがゲートに印加されると、M
OSEFT(T30)はオンする。それにより、コンデ
ンサ(C1)は、抵抗(R3)のみを介して速やかに放
電される。コンデンサ(C1)の電圧は、トランジスタ
(T3)のオン/オフ周期の周波数及びデューティ比の
関数として変化する。同様に、コンデンサC2の電圧
は、トランジスタT4の関数として変化する。
ロヘルツ)だけがフェーズ入力端子に発生した時、トラ
ンジスタ(T3)と(T4)とのオン時間が余りにも短
いので、関連する遅延回路(CT1)または(CT2)
が高論理レベルとみなすレベルまで、コンデンサ(C
1)または(C2)の電圧を高めることはできない。
た短い電圧パルスからなる時、デューティ比は低いの
で、コンデンサ(C1)または(C2)の電圧レベルは
十分に上昇しない。そのため、遅延回路(CT1)と
(CT2)は、前述のようにはゼロにリセットされず、
NORゲート(P1)の出力は、出力端子(S1)に低
論理レベルの信号を出力する。そのため、レギュレータ
は作動しない状態のままになる。
φ2)−(Vφ1)の電圧の周波数は十分に低いので、
コンデンサ(C1)(C2)の電圧は、遅延回路(CT
1)(CT2)が高論理レベルとみなすレベルに達し、
遅延回路はゼロにリセットされる。
時、フェーズ信号の半サイクル以上の遅延があるので、
出力端子(S)の出力はゼロのままとなる。すなわち、
これら2つの遅延回路(CT1)(CT2)の出力端子
(S)の出力は、恒久的にゼロとなる。そのため、出力
端子(S1)の出力は高レベルとなり、交流発電機のレ
ギュレータが作動する。
発電機と入力端子(φ1)(φ2)の一方が分断された
時には、交流発電機のステーターによる電位は、それら
の入力端子に入力されなくなるので、(Vφ1)−(V
φ2)の電圧は0.6ボルトより大きくなる。
(T4)とは、非対称に動作する。例えば、トランジス
タ(T1)(T3)がオンすると、トランジスタ(T
2)(T4)は常にオフする。この場合には、遅延回路
(CT1)はゼロにリセットされるが、遅延回路(CT
2)はリセットされない。従って、2つの遅延回路(C
T1)(CT2)は、低論理レベルの信号と、高論理レ
ベルの信号とをそれぞれ出力する。
ルの信号を出力し、レギュレータは作動しない。エンジ
ンが停止し、入力端子への接続が分断された時には、本
発明の回路は、レギュレータが作動するのを確実に防止
でき、バッテリーの放電を防ぐ。本発明は、上述の実施
例や図面に限定されるものではなく、また、当業者が実
施しうるような変形例を含むものである。
ーズ間の電圧検波の整流回路を提供できる。特に高周波
数の干渉信号を防止することができる。この回路は、交
流発電機とフェーズ信号の入力端子との間が分断された
場合にも適用できる。交流発電機が回転していない(エ
ンジンが止まっている)時に、レギュレータの作動を確
実に防止するので、車両バッテリーの放電が防止され
る。
る時のみに、レギュレータを作動させることができ、
(Vφ1)と(Vφ2)の電圧差が、高周波干渉信号ま
たは交流発電機のステータ巻線の分断により妨害されて
いる時にも同様である。コンデンサ(C1)(C2)の
フィルタリング及び遅延回路(CT1)(CT2)によ
る遅延で、入力端子(φ1)(φ2)に発生する短期間
の高周波干渉信号を防止できる。
て容易に1つのシリコンチップに集積でき、場所をとら
ず、またコストも安い。NORゲート(P1)は、2つ
の遅延回路からの出力信号を取り纏め、2つの遅延回路
のうちの少なくとも1つがゼロにリセットされない時
は、常に、出力端子(S1)の出力信号は低レベルにな
り、レギュレータは作動しない。
る。
る。
路)
Claims (10)
- 【請求項1】 多相の交流発電機が発生した一対のフェ
ーズ信号(φ1)(φ2)間の電圧の大きさを比較する比
較手段を有する回路を備える、前記交流発電機による自
動車用バッテリーの充電を調節するレギュレータを制御
する電圧の検出回路において、 比較手段は、一対のバイポーラ型のトランジスタ(T
1)(T2)を備え、比較手段の第1の入力端子は、第
1のトランジスタ(T1)のベースと第2のトランジス
タ(T2)のエミッタとに接続され、比較手段の第2の
入力端子は、第2のトランジスタ(T2)のベースと第
1のトランジスタ(T1)のエミッタに接続され、トラ
ンジスタ(T1)(T2)のコレクタは、OR論理回路
の入力端子に接続され、各トランジスタ(T1)(T
2)は、相間の電圧とエミッタ/ベース接合電圧による
各閾値電圧とを比較する比較手段をなし、前記閾値電圧
は、小電圧であり、反対極性を有し、前記OR論理回路
は、フェーズ信号間の電圧差の絶対値が前記閾値電圧よ
りも高いことを示す信号を出力するようになっているこ
とを特徴とする検出回路。 - 【請求項2】 比較手段を構成するトランジスタ(T
1)(T2)の各出力信号は、信号整形のためのトラン
ジスタ(T3)(T4)のベースに出力されることを特徴
とする請求項1記載の検出回路。 - 【請求項3】 各トランジスタ(T3)(T4)のコレ
クタは、抵抗(R1)(R2)(R3)、コンデンサ
(C1)及びMOSFET(T30)からなるフィルタ
回路のアセンブリと、抵抗(R4)(R5)(R6)、
コンデンサ(C2)及びMOSFET(T40)からな
るフィルタ回路のアセンブリにそれぞれ接続されている
ことを特徴とする請求項2記載の検出回路。 - 【請求項4】 一方のフィルタ回路はコンデンサ(C
1)を備え、トランジスタ(T1)がオンすると第1定
格で充電され、トランジスタ(T2)がオンすると、第
1定格よりも大きい第2定格でMOSFET(T30)
を介して放電され、他方のフィルタ回路はコンデンサ
(C2)を備え、トランジスタ(T2)がオンすると第
1定格で充電され、トランジスタ(T1)がオンする
と、第1定格よりも大きい第2定格でMOSFET(T
40)を介して放電されることを特徴とする請求項3記
載の検出回路。 - 【請求項5】 一方のフィルタ回路は、カウンタをなす
遅延回路(CT1)と接続され、他方のフィルタ回路
は、カウンタをなす遅延回路(CT2)と接続され、関
連するフィルタ回路のコンデンサ(C1)(C2)の端子
上の電圧が、定格より大きい率で所定の電圧を越えると
きのみ、各遅延回路の出力端子が論理状態の長さを変更
することを特徴とする請求項4記載の検出回路。 - 【請求項6】 各遅延回路(CT1)(CT2)は、関
連するフィルタ回路のコンデンサ(C1)(C2)の端子
上の電圧を受け取るゼロ・リセット入力を有し、かつそ
の出力は、ハイランクビットの出力からなることを特徴
とする請求項5記載の検出回路。 - 【請求項7】 2つの遅延回路(CT1)(CT2)の出
力端子は、論理ゲートであるNORゲート(P1)の入
力端子に接続され、NORゲート(P1)からの出力信
号は、レギュレータを作動させるか否かを決定すること
を特徴とする請求項6記載の検出回路。 - 【請求項8】 一方のフェーズ信号の電圧が、エミッタ
/ベース接合電圧である第3閾値電圧より低く、かつ、
他方のフェーズ信号の電圧が、バッテリー電圧の半分近
辺の第4閾値電圧より大きい状態であるか否かを検出す
る、トランジスタ(T9)及びトランジスタ(T10)か
らなる第1の追加的な比較手段を備え、前記状態でない
場合には、交流発電機の励磁電流が増加することを特徴
とする請求項1〜7のいずれかに記載の検出回路。 - 【請求項9】 一方のフェーズ信号の電圧が、エミッタ
/ベース接合電圧である第5閾値電圧より低く、他方の
フェーズ信号の電圧が、バッテリー電圧近辺の第6閾値
電圧より大きい状態であるか否かを検出する、トランジ
スタ(T11)及びトランジスタ(T12)からなる第2
の追加的な比較手段を備え、前記状態でない場合には、
故障を示す信号を出力することを特徴とする請求項8記
載の検出回路。 - 【請求項10】 交流発電機が回転して、検出回路がレ
ギュレータを作動させることを検出した時のみ、前記第
1及び第2の追加的な比較手段が作動するようになって
いることを特徴とする請求項9記載の検出回路。
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