CN110445435A - 一种电压调节器及具有该电压调节器的交流发电机 - Google Patents
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Abstract
一种电压调节器及具有该电压调节器的交流发电机，该电压调节器安装在机动车辆的该交流发电机上，所述电压调节器包括：正极端子接口、负极端子接口、相端输入端子、指示灯端子、磁场正极、磁场负极和调节器电路，所述调节器电路包括主控IC模块、调压控制模块、L输出模块和L启动主控IC及指示灯控制模块，所述调压控制模块、L输出模块和L启动主控IC及指示灯控制模块分别与所述主控IC模块连接，所述指示灯端子与所述正极端子接口通过第一开关管连通，以对外提供电流输出，所述正极端子接口与所述指示灯端子间设置有第一单向导通防护二极管。本发明适用于各种实际车辆配置线路，具有高可靠抗干扰性，可以实现交流发电机的稳定可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种在机动车辆上使用的交流发电机及其调节器，特别是一种高可靠性抗干扰电子电压调节器及配置该调节器的交流发电机。
背景技术
机动车辆基于用电器的用的需求，普遍配置了交流发电机，依靠电磁原理，将发动机的机械能转换为电能，为整车用电器及蓄电瓶提供电力供应。随着整车对安全性、舒适性的要求不断提升，交流发电机在稳定可靠提供电力供应外，也同时提供了对车辆线路状态进行监控并提供警示反馈、主动断电保护的功能。
所述交流发电机应用于整车车辆时，通常的连接端子为，正极端子接口B+、负极端子接口B-、充电指示灯端子L。对于应用交流发电机的整车线路而言，规范的整车线路设计，当整车的启动蓄电池开关闭合后，仅当整车钥匙门闭合ON档后，车辆与交流发电机连接的线路上电，此时B+电压为整车蓄电池电压，充电指示灯端子L端子电压为小于2V的低电位。车辆启动后，正极端子接口B+电压为发电机输出电压，充电指示灯端子L端子电压为正极端子接口B+电压减掉Q1压降后的高电位。发动机停转后，正极端子接口B+电压为整车蓄电池电压，充电指示灯端子L端子电压为小于2V的低电位。当整车钥匙门旋转至OFF档后，车辆与交流发电机连接的正极端子接口B+和充电指示灯端子L因为线路关闭会没有任何电压值。
参见图1，图1为现有技术的开关管原理图。所述开关管Q1，其等效功能电路如图1所示，由于寄生二极管D1的存在，导致在充电指示灯端子L存在电压时，可以通过二极管D1，在正极端子接口B+产生一个充电指示灯端子L电压减掉二极管D1压降后的一个高电位。
目前在一些特殊的车辆线路布置中，整车的钥匙门旋转到OFF档位后，车辆线路仍然会为充电指示灯端子L提供高电位电源，仅当整车蓄电池开关关闭后，所述充电指示灯端子L才会断电。因为这个操作，在钥匙门旋转到OFF档位后，蓄电池开关未断电时，由于所述充电指示灯端子L不会断电，因为所述正极端子接口B+和充电指示灯端子L之间的开关达林顿管内部寄生二极管反串电压到正极端子接口B+端子，正极端子接口B+端子此时电压为充电指示灯端子L端子电压减掉寄生二极管压降。因为寄生二极管压降通常小于1V，故此时在钥匙门旋转到OFF档后，正极端子接口B+仍然保持在高电位，并具备拖动负载能力，造成车辆仪表盘不能断电关闭，出现报警状态。
为了消除上述故障，现有技术的解决方案为：
方案1，整车线路部分会在与充电指示灯端子L端子连接线路中，增加单向截止二极管，以保证在钥匙门旋转到OFF档后，L端子有高电位，但是因为单向二极管的截止功能，保证正极端子接口B+端子不会具备拖动负载的能力。由于需要对整车的线路进行调整，目前该方案的实施，需要考虑整车厂的成本。
方案2，采用发电机电子电压调节器将所述充电指示灯端子L输出模块进行取消，取消后，充电指示灯端子L端子仅提供参考电压，用于车辆识别发电机的发电状态，但此时充电指示灯端子L端子无法对外拖动负载，无法应用于整车要求充电指示灯端子L端子连接并控制继电器的应用配置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的以上不足，提供一种高可靠性抗干扰电子电压调节器及配置该电压调节器的机动车交流发电机，使得配置该交流发电机的车辆在任意整车线路配置下，均可有效全面消除因为指示灯端子不断电，导致正极端子接口有高电位和对外电流输出造成整车仪表盘故障报警的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电压调节器，安装在机动车辆的交流发电机上，所述电压调节器包括：
正极端子接口、负极端子接口、相端输入端子、充电指示灯端子、磁场正极、磁场负极和调节器电路，所述调节器电路包括主控IC模块、调压控制模块、L输出模块和L启动主控IC及指示灯控制模块，所述调压控制模块、L输出模块和L启动主控IC及指示灯控制模块分别与所述主控IC模块连接，所述充电指示灯端子与所述正极端子接口通过第一开关管连通，以对外提供电流输出，其中，所述正极端子接口与所述充电指示灯端子间设置有第一单向导通防护二极管。
上述的电压调节器，其中，所述第一单向导通防护二极管的导通端与所述正极端子接口连接，所述第一单向导通防护二极管的截止端与所述第一开关管连接。
上述的电压调节器，其中，所述第一单向导通防护二极管的导通端与所述第一开关管连接，所述第一单向导通防护二极管的截止端与所述充电指示灯端子连接。
上述的电压调节器，其中，所述第一开关管为达林顿管。
上述的电压调节器，其中，所述L启动主控IC及指示灯控制模块的对地开关管优先导通电压降低的MOS开关管。
上述的电压调节器，其中，所述调节器电路还包括相信号检测模块、对外相端信号输出模块和供电及功能选择模块，所述相信号检测模块和供电及功能选择模块分别与所述主控IC模块连接，所述W输出模块与所述相信号检测模块连接。
上述的电压调节器，其中，所述调节器电路还包括耐压保护电路，所述耐压保护电路与所述主控IC模块连接。
上述的电压调节器，其中，所述电压调节器还包括对外相端信号输出端子，所述对外相端信号输出端子与所述对外相端信号输出模块连接，所述对外相端信号输出端子与所述充电指示灯端子间设置有第二单向导通防护二极管。
上述的电压调节器，其中，所述第二单向导通防护二极管的导通端与所述充电指示灯端子连接，所述第二单向导通防护二极管的截止端与所述W输出端子连接。
为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种机动车交流发电机，其中，所述机动车交流发电机包括上述的电压调节器。
本发明的技术效果在于：
相对于现有技术，本发明通过增加单向二极管优化后的L输出模块设置，配合L启动主控IC及指示灯控制模块的开关管压降优化，及W输出模块增加L端子信号单向二极管防护后，可以在保证车辆仪表正确反映发电机功能状态前提下，适用于各种实际车辆配置线路，杜绝在整车钥匙门关闭到OFF档后，因为L未断电导致的B+处于高电位引发的车辆仪表报警的故障。同时，可以兼容在整车对发电机W端子提供异常信号时，有效规避该信号对发电机L信号的干扰，以此实现发电机的稳定可靠运行。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为现有技术的开关管原理图；
图2为本发明一实施例的机动车交流发电机结构剖视图；
图3为本发明一实施例的电压调节器结构示意图；
图4为本发明一实施例的电压调节器电路原理图；
图5为图4一实施例的L输出模块电路原理图；
图6为图4中另一实施例的L输出模块电路原理图；
图7为图4中一实施例的L启动主控IC及指示灯控制模块电路原理图；
图8为图4中一实施例的W输出模块电路原理图。
其中，附图标记
1 前端盖
2 后端盖
3 定子
4 转子
5 电压调节器
6 整流元件
7 护罩
8 皮带轮
9 转子轴
10 主控IC模块
11 调压控制模块
12 L输出模块
13 L启动主控IC及指示灯控制模块
14 相信号检测模块
15 W输出模块
16 供电及功能选择模块
17 耐压保护电路
P 相端输入端子
B+ 正极端子接口
B- 负极端子接口
L 充电指示灯端子
F+ 磁场正极
F- 磁场负极
Q1 第一开关管
Q3 对地开关管
Q5 第二开关管
R 电阻
D5 第一单向导通防护二极管
D4 第二单向导通防护二极管
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：
参见图2，图2为本发明一实施例的机动车交流发电机结构剖视图。本发明的机动车交流发电机，包括：前端盖1，后端盖2，定子3，转子4，电压调节器5，整流元件6，护罩7和皮带轮8。转子4通过转子轴9安装支撑在前端盖1和后端盖2上，定子3相对于转子4安装在前端盖1和后端盖2上，电压调节器5和整流元件6分别安装在后端盖2上，皮带轮8与转子轴9的一端连接，护罩7设置在整流元件6的外侧。该交流发电机其他部分的组成、结构、相互位置关系、连接关系及其功用等均为较成熟的现有技术，故在此不做赘述，下面仅对本发明的电压调节器5予以详细说明。
参见图3及图4，图3为本发明一实施例的电压调节器结构示意图，图4为本发明一实施例的电压调节器电路原理图。如图3所示，电压调节器5至少包含正极端子接口B+、负极端子接口B-、相端输入端子P、充电指示灯端子L、磁场正极F+、磁场负极F-和对外相端信号端子W。为了实现交流发电机对外稳定供电的功能，如图4所示，所述电压调节器5的调节器电路至少包含主控IC(集成电路)模块10、调压控制模块11、L输出模块12和L启动主控IC及指示灯控制模块13。所述调节器电路还可包括相信号检测模块14、W输出模块15和供电及功能选择模块16，所述相信号检测模块14和供电及功能选择模块16分别与所述主控IC模块10连接，所述W输出模块15与所述相信号检测模块14连接。所述调节器电路还可包括耐压保护电路17，所述耐压保护电路17与所述主控IC模块10连接。所述调压控制模块11、L输出模块12和L启动主控IC及指示灯控制模块13分别与所述主控IC模块10连接，所述充电指示灯端子L与所述正极端子接口B+通过第一开关管Q1连通，以对外提供电流输出，其中，所述正极端子接口B+与所述充电指示灯端子L间设置有单向截止保护的第一单向导通防护二极管D5，能够有效屏蔽充电指示灯端子L端信号对正极端子接口B+的干扰。所述L输出模块12，其输出电流由所述正极端子接口B+提供，在发电机建压发电后通过第一开关管Q1，实现对所述充电指示灯端子L的电路连通，并对所述充电指示灯端子L所连接负载提供驱动电流。连接所述正极端子接口B+和所述充电指示灯端子L的第一开关管Q1优选为达林顿管。
参见图5，图5为图4一实施例的L输出模块电路原理图。充电指示灯端子L为整车仪表盘上的充电指示灯亮灭提供参考信号，L输出模块12对应于该充电指示灯端子L。初始蓄电瓶上电后，发动机启动前，对于L启动IC及指示灯控制模块13而言，对地开关管Q3导通，此时充电指示灯端子L电压为低电位，对于本发明而言就是D2+R16+Q3的压降值，一般仪表是低于2.5V，仪表盘上指示灯会亮起，表明目前发电机未对外提供电流。当发动机启动后，发电机对外供电后，对地开关管Q3截止，L输出模块12中的Q1导通，当充电指示灯端子L电压上升为高电位时，仪表盘上的指示灯熄灭，表明目前发电机对外正常供电中。高电位的解释是B+电压减掉第一开关管Q1的电压值。同时，L输出模块12中的L点因为可以对外提供电流，所以具备拖动继电器的能力，所以部分车辆应用中，会用于驱动继电器使用。本实施例中，所述第一单向导通防护二极管D5的导通端与所述正极端子接口B+连接，所述第一单向导通防护二极管D5的截止端与所述第一开关管Q1连接。
参见图6，图6为图4中另一实施例的L输出模块电路原理图。本实施例中，所述第一单向导通防护二极管的导通端与所述第一开关管连接，所述第一单向导通防护二极管的截止端与所述充电指示灯端子连接。
参见图7，图7为图4中一实施例的L启动主控IC及指示灯控制模块电路原理图。所述L输出模块12增加所述第一单向导通防护二极管D5后，在消除充电指示灯端子L信号对正极端子接口B+的干扰时，同步，会导致正极端子接口B+与充电指示灯端子L间的压降增加所述第一单向导通防护二极管D5的压降，进而可能对部分采样正极端子接口B+与充电指示灯端子L电压差值的仪表产生兼容性差的问题。为了保证启动主控IC及有效完成指示灯控制的状态正常，如图7所示，在L启动主控IC及指示灯控制模块13中的对地开关管Q3，优先导通电压降低的MOS开关管，以此保证L启动主控IC及指示灯控制模块13的动作无异常，MOS开关管是金属(metal)-氧化物(oxide)-半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属-绝缘体(insulator)-半导体。即为了消除外部车辆线路在正极端子接口B+断电下，充电指示灯端子L仍有供电时，通过所述达林顿管的寄生二极管反串电压到正极端子接口B+，造成车辆误报警的情况，所述L输出模块12增加了第一单向导通防护二极管D5。保证避免了在充电指示灯端子L有供电，但是整车正极端子接口B+断电下，因为达林顿寄生二极管反串电压到正极端子接口B+而导致的故障。同时，所述L输出模块12，因为正极端子接口B+与充电指示灯端子L端子间增加了第一单向导通防护二极管D5，会造成两个端子间电压差的增大，为了有效避免增大后的电压差造成车辆仪表错误判断，可对所述L启动主控IC及指示灯控制模块13进行参数优化。
参见图8，图8为图4中一实施例的W输出模块电路原理图。所述电压调节器还包括W输出端子，所述W输出端子与所述W输出模块15连接。W输出模块15中W的含义是经过内部电路整合后的方波型号，其频率与发电机定子相信号频率一致，所以可以用于取信号，测算发动机转速，部分车辆用该信号为仪表盘上的转速表提供信号。针对车辆实际应用中，W输出端子对外连接应用的情况，为了避免W输出端子外部信号对充电指示灯端子L的干扰影响，同步在所述W输出模块15，所述W输出端子与所述充电指示灯端子L间设置有第二单向导通防护二极管D4，杜绝W输出端子信号，对充电指示灯端子L信号的可能干扰。其中，所述第二单向导通防护二极管D4的导通端与所述充电指示灯端子L连接，所述第二单向导通防护二极管D4的截止端与所述W输出端子连接。
本发明通过增加第一单向导通防护二极管D5优化后的L输出模块，配合L启动主控IC及指示灯控制模块的对地开关管Q3压降优化，及W输出模块增加第二单向导通防护二极管D4用于充电指示灯端子L防护后，可以在保证车辆仪表正确反映发电机功能状态前提下，适用于各种实际车辆配置线路，杜绝在整车钥匙门关闭到OFF档后，因为充电指示灯端子L未断电导致的正极端子接口B+处于高电位引发的车辆仪表报警的故障，同时，可以兼容在整车对发电机W输出端子提供异常信号时，有效规避该信号对发电机充电指示灯端子L信号的干扰，以此实现发电机的稳定可靠运行。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种电压调节器，安装在机动车辆的交流发电机上，所述电压调节器包括：
正极端子接口、负极端子接口、相端输入端子、充电指示灯端子、磁场正极、磁场负极和调节器电路，所述调节器电路包括主控IC模块、调压控制模块、L输出模块和L启动主控IC及指示灯控制模块，所述调压控制模块、L输出模块和L启动主控IC及指示灯控制模块分别与所述主控IC模块连接，所述充电指示灯端子与所述正极端子接口通过第一开关管连通，以对外提供电流输出，其特征在于，所述正极端子接口与所述充电指示灯端子间设置有第一单向导通防护二极管。
2.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于，所述第一单向导通防护二极管的导通端与所述正极端子接口连接，所述第一单向导通防护二极管的截止端与所述第一开关管连接。
3.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于，所述第一单向导通防护二极管的导通端与所述第一开关管连接，所述第一单向导通防护二极管的截止端与所述充电指示灯端子连接。
4.如权利要求1、2或3所述的电压调节器，其特征在于，所述第一开关管为达林顿管。
5.如权利要求1所述的电压调节器，其特征在于，所述L启动主控IC及指示灯控制模块的对地开关管优先导通电压降低的MOS开关管。
6.如权利要求1、2或3所述的电压调节器，其特征在于，所述调节器电路还包括相信号检测模块、对外相端信号输出模块和供电及功能选择模块，所述相信号检测模块和供电及功能选择模块分别与所述主控IC模块连接，所述W输出模块与所述相信号检测模块连接。
7.如权利要求6所述的电压调节器，其特征在于，所述调节器电路还包括耐压保护电路，所述耐压保护电路与所述主控IC模块连接。
8.如权利要求6所述的电压调节器，其特征在于，所述电压调节器还包括对外相端信号输出端子，所述对外相端信号输出端子与所述对外相端信号输出模块连接，所述对外相端信号输出端子与所述充电指示灯端子间设置有第二单向导通防护二极管。
9.如权利要求8所述的电压调节器，其特征在于，所述第二单向导通防护二极管的导通端与所述充电指示灯端子连接，所述第二单向导通防护二极管的截止端与所述W输出端子连接。
10.一种机动车交流发电机，其特征在于，所述机动车交流发电机包括上述权利要求1～9中任意一项所述的电压调节器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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