JPH06121600A - 交流発電機用電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流発電機の電圧調整装置のトランジスタを
過電流から保護する。 【構成】 界磁コイルＷ4 に直列に接続されたダーリン
トントランジスタＱ1 の出力段トランジスタＱb のベー
ス電圧に基づいて過電流を検出する。電圧検出の比較器
１４の出力によってフリップフロップ１８をリセットす
ると共に電流検出の比較器１５の出力によってもフリッ
プフロップ１８をリセットする。フリップフロップ１８
は一定周期で発生するトリガパルスでセットされ、この
出力でトランジスタＱ1 をオンに制御する。過電流時に
はフリップフロップ１８がセットの直後にリセットされ
るので、トランジスタＱ1 のオン時間が短くなり、トラ
ンジスタＱ1 は破壊しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関等によって駆動
される交流発電機（オルタネーター）用の電圧調整装置
（レギュレータ）に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関で駆動される交流発電機
及び電圧調整装置は図１に示すように構成されている。
この図１において、１は内燃機関により駆動され、三相
星形結線された電機子コイルＷ1 、Ｗ2 、Ｗ3 と界磁コ
イルＷ4 とを有する交流発電機、２は交流発電機１の交
流出力を整流する全波整流器で、第１の正側整流出力端
子２ａと第２の正側整流出力端子２ｂと負側出力端子２
ｃを有している。３は交流発電機１の出力電圧を所定値
に制御する電圧調整装置であり、分圧抵抗３１、３２
と、電圧検出の基準電圧源としてのツエナーダイオード
３３と、バイアス抵抗３４と、負帰還コンデンサ３５
と、制御用トランジスタ３６と、ベース抵抗３７と、フ
ィルタ用コンデンサ３８と、界磁コイルＷ4 に生じる誘
導エネルギーを吸収するサプレッションダイオード３９
と、駆動トランジスタ４０と、界磁電流を断続するパワ
ートランジスタ４１とから成る。図１には更に、内燃機
関の点火装置４、蓄電池５、キースイッチ６が示されて
いる。

【０００３】図１の装置において、キースイッチ６を閉
成させると、蓄電池５からベース抵抗３７を通してトラ
ンジスタ４０及びパワートランジスタ４１にベース電流
が流れ、これらのトランジスタ４０、４１が導通する。
このため、界磁コイルＷ4 に界磁電流が流れる。これと
同時に点火装置４により、内燃機関（図示せず）が始動
し、交流発電機１も駆動されて発電を開始する。そし
て、内燃機関の回転数の上昇に伴って出力電圧が上昇す
る。交流発電機１の出力電圧が上昇して所定値に達する
と、抵抗３１と抵抗３２とで分圧された電圧によりツエ
ナーダイオード３３が導通し、制御用トランジスタ３６
にベース電流が流れてこのトランジスタ３６が導通する
ため、駆動トランジスタ４０及びパワートランジスタ４
１のベース電流が阻止されて該トランジスタがオフする
ことになり、界磁電流が遮断されて出力電圧の上昇を抑
える。以下、これらの動作が繰り返されることにより交
流発電機１の出力電圧が所定値に制御され、その所定出
力電圧（例えば１４Ｖ）で蓄電池５への充電及びその出
力端子に接続された図示しない各電気負荷への給電が行
われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１の電圧
調整装置３の製造中又は試験中等において、ダイオード
３９の両端間が短絡すると、トランジスタ４０と４１で
構成されているダーリントントランジスタに過電流が流
れ、これが破壊することがある。

【０００５】そこで、本発明の目的は過電流保護を容易
に行うことができる交流発電機用電圧調整装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、交流発電機の出力電圧を整流することによ
って得た直流電圧を一定値にするように前記交流発電機
の界磁コイルを制御するための電圧調整装置であって、
トランジスタと、電圧検出手段と、電流検出手段と、第
１及び第２の基準電圧源と、第１及び第２の比較器と、
論理和回路と、パルス発生器と、フリップフロップとを
有し、前記トランジスタは前記直流電圧が得られる直流
出力端子とグランドとの間に前記界磁コイルを介して接
続され、前記電圧検出手段は前記直流出力端子とグラン
ドとの間に接続され、前記第１の比較器の一方の入力端
子は前記電圧検出手段に接続され、その他方の入力端子
は前記第１の基準電圧源に接続され、前記電流検出手段
は前記トランジスタに流れる電流に対応する電圧値を得
るように構成され、前記第２の比較器の一方の入力端子
は前記電流検出手段に接続され、その他方の入力端子は
前記第２の基準電圧源に接続され、前記論理和回路は前
記第１及び第２の比較器に接続され、前記パルス発生器
は所定の周期でパルスを発生するように構成され、前記
フリップフロップのセット端子は前記パルス発生器に接
続され、そのリセット端子は前記論理和回路に接続さ
れ、その出力端子は前記トランジスタの制御端子に接続
されていることを特徴とする交流発電機用電圧調整装置
に係わるものである。

【０００７】

【発明の作用及び効果】本発明のフリップフロップはパ
ルス発生器のパルスでセットされてトランジスタのオン
制御信号を発生し、その後出力電圧が上昇すると、第１
の比較器からリセットパルスがフリップフロップに与え
られ、トランジスタのオン制御期間が終了する。トラン
ジスタに過電流が流れた時には第２の比較器からリセッ
トパルスが発生し、フリップフロップが強制的にリセッ
トされ、トランジスタの過電流期間が短くなる。これに
より、トランジスタの破壊が防止される。

【０００８】次に、図２及び図３を参照して本発明の実
施例に係わる交流発電機の電圧調整装置を説明する。図
２には図１の電圧調整装置３に対応する部分と界磁コイ
ルＷ4 とが示されている。図２の電圧調整装置には図１
の交流発電機１、整流器２、点火回路４、蓄電池５及び
キースイッチ６等の回路が同様に接続される。

【０００９】図２の電圧調整装置は、トランジスタＱ1
と、電圧検出手段１０と、電流検出手段としてのライン
１１と、第１及び第２の基準電圧源１２、１３と、ヒス
テリシス特性を有する第１及び第２の比較器１４、１５
と、ＯＲゲート（論理和回路）１６と、パルス発生器１
７と、ＲＳフリップフロップ１８と、ドライブ回路１９
と、抵抗２０とから成る。

【００１０】電圧検出手段１０は第１及び第２の抵抗Ｒ
1 、Ｒ2 から成る分圧回路であって直流出力端子２ｂと
グランド（共通端子）との間に接続されている。なお、
図２の直流出力端子２ｂは図１で同一符号で示すものと
同じであって交流発電機の整流出力を発生する。第１の
基準電圧源１２は例えばツエナーダイオード等で構成さ
れ、直流出力端子２ｂの基準値（上限値）に対応する第
１の基準電圧を発生する。

【００１１】第１の比較器１４の一方の入力端子は抵抗
Ｒ1 、Ｒ2 の分圧点に接続され、その他方の入力端子は
第１の基準電圧源１２に接続され、、その出力端子はＯ
Ｒゲート１６を介してフリップフロップ１８のリセット
端子Ｒに接続されている。

【００１２】トランジスタＱ1 は２つのトランジスタＱ
a 、Ｑb のダーリントントランジスタであり、このコレ
クタは異常電圧吸収用ダイオードＤ1 と界磁コイルＷ4
との並列回路を介して直流出力端子２ｂに接続され、そ
のエミッタはグランドに接続されている。なお、ドライ
ブ段のトランジスタＱa のエミッタは抵抗２０を介して
グランドに接続されている。図２のトランジスタＱa 、
Ｑb 、ダイオードＤ1、界磁コイルＷ4 は図１のトラン
ジスタ４０、４１、ダイオード３９、界磁コイルＷ4 に
それぞれ対応している。

【００１３】電流検出ライン１１はトランジスタＱ1 の
コレクタ電流をトランジスタＱb のベース電圧に基づい
て検出するためにトランジスタＱb のベースに接続され
ている。第２の比較器１５の一方の入力端子は電流検出
ライン１１に接続され、その他方の入力端子は第２の基
準電圧源１３に接続され、その出力端子はＯＲゲート１
６を介してフリップフロップ１８のリセット端子Ｒに接
続されている。

【００１４】パルス発生器１７はクロック発振器１７ａ
とここに接続されたトリガパルス発生回路１７ｂとから
成り、フリップフロップ１８のセット端子Ｓに接続され
ている。フリップフロップ１８の出力端子Ｑはドライブ
回路１９を介してトランジスタＱa のベースに接続され
ている。

【００１５】図３（Ａ）〜（Ｆ）は図２のＡ〜Ｆ点の電
圧を示す。但し、図３の前半分に正常時の状態が示さ
れ、後半分に界磁コイルＷ4 の短絡時の状態が示されて
いる。まず、正常時の動作を説明する。ｔ0 で図３
（Ｂ）に示すトリガパルスが発生すると、フリップフロ
ップ１８がセットされ、この出力によってトランジスタ
Ｑ1 がオンになり、界磁コイルＷ4 に電流が流れる。こ
れにより、直流出力電圧が図３（Ａ）に示すように徐々
に増大し、ｔ1 で第１の基準電圧源１２の電圧を検出電
圧が越えると、第１の比較器１４の出力が図３（Ｄ）に
示すように高レベルになり、これによりフリップフロッ
プ１８がリセットされる。この結果、トランジスタＱ1
がオフになる。その後、一定周期後のｔ2 で再びトリガ
パルが発生すると、上述と同一の動作が繰返される。こ
の正常時には、トランジスタＱ1 のコレクタ電流は過電
流レベル以下であるので、第１の比較器１５の出力は図
３（Ｃ）に示すように低レベルに保たれる。

【００１６】界磁コイルＷ4 が何らかの原因で短絡する
と、トランジスタＱ1 を通って過電流が流れる。この
時、ドライブ段トランジスタＱa を通って出力段トラン
ジスタＱb のベースに流れる電流も増大し、トランジス
タＱb のベース電圧が図３（Ｆ）に示すように正常時よ
りも高くなる。第２の基準電圧源１３の電圧は正常時の
電流検出ライン１１の電圧よりは高く、短絡時の電流短
絡時の電流検出ライン１１の電圧よりは低く設定されて
いる。従って、図３（Ｂ）のトリガパルスに応答してｔ
3 でフリップフロップ１８がセットされてトランジスタ
Ｑ1 がオンになって過電流が流れると、ｔ4 で図３
（Ｃ）に示すように第２の比較器１５の出力が高レベル
になり、フリップフロップ１８がリセットされ、トラン
ジスタＱ1 がオフになる。この結果、トランジスタＱ1
のオン期間が極めて短くなり、破壊防止が達成される。

【００１７】

【変形例】本発明は上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形が可能なものである。 （１） トランジスタＱb のベース電圧で過電流を検出
すると専用の電流検出器が不要になるという効果が得ら
れる。しかし、これに代って、トランジスタＱb のエミ
ッタ又はコレクタに電流検出器（例えば抵抗）を接続
し、トランジスタＱb に流れる電流を直接に検出するこ
とができる。 （２） トランジスタＱ1 を単一のトランジスタＱb の
みの構成にし、トランジスタＱa を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の交流発電機とその電圧調整装置を示す回
路図である。

【図２】本発明の実施例の電圧調整装置を示す回路図で
ある。

【図３】図２の各部の状態を示す波形図である。

【符号の説明】

Ｑ1 トランジスタ Ｗ4 界磁コイル １４、１５ 比較器 １８ フリップフロップ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流発電機の出力電圧を整流することに
   よって得た直流電圧を一定値にするように前記交流発電
   機の界磁コイルを制御するための電圧調整装置であっ
   て、 トランジスタと、電圧検出手段と、電流検出手段と、第
   １及び第２の基準電圧源と、第１及び第２の比較器と、
   論理和回路と、パルス発生器と、フリップフロップとを
   有し、 前記トランジスタは前記直流電圧が得られる直流出力端
   子とグランドとの間に前記界磁コイルを介して接続さ
   れ、 前記電圧検出手段は前記直流出力端子とグランドとの間
   に接続され、 前記第１の比較器の一方の入力端子は前記電圧検出手段
   に接続され、その他方の入力端子は前記第１の基準電圧
   源に接続され、 前記電流検出手段は前記トランジスタに流れる電流に対
   応する電圧値を得るように構成され、 前記第２の比較器の一方の入力端子は前記電流検出手段
   に接続され、その他方の入力端子は前記第２の基準電圧
   源に接続され、 前記論理和回路は前記第１及び第２の比較器に接続さ
   れ、 前記パルス発生器は所定の周期でパルスを発生するよう
   に構成され、 前記フリップフロップのセット端子は前記パルス発生器
   に接続され、そのリセット端子は前記論理和回路に接続
   され、その出力端子は前記トランジスタの制御端子に接
   続されていることを特徴とする交流発電機用電圧調整装
   置。