CN113791348A - 交流发电机的相信号检测装置 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种交流发电机的相信号检测装置，包括：相信号处理单元，用于获取交流发电机的输出电压的相信号，能够对所述相信号进行分压处理，得到分压相信号；电压信号获取单元，用于将所述分压相信号的电压值与设定于所述电压信号获取单元的阈值进行比较，得到电压信号；转速信号获取单元，用于将所述分压相信号的电压值与设定于所述转速信号获取单元的阈值进行比较，得到转速信号；数字处理单元，用于对所述电压信号及所述转速信号的上升沿次数进行分析，得到所述交流发电机的相信号状态。
Description
技术领域
本公开涉及汽车发电机技术领域，尤其涉及一种交流发电机的相信号检测装置。
背景技术
随着时代的发展，汽车已经成为现代人必不可少的交通工具，汽车内通常会配置发动机、发电机和蓄电池。汽车的电能储存在蓄电池中，用以储存启动汽车的电力；发动机利用蓄电池电能启动后，通过传动装置连接发电机，发电机将动能转换为三相交流电。此交流信号通过整流一部分储存在蓄电池中，另一部分给车内的电子装置提供用电。
发电机根据电磁感应原理来发电，发电机的感应电动势为
其中C1为常数，因此，交流发电机端电压的高低，取决于转子的转速n和磁极磁通Φ。当车辆使用者在保持车速不变的情况下关闭车载用电器，可以通过降低转子的磁极磁通量，使得发电机输出电压保持稳定。转子的磁极磁通量的高低与励磁电流的大小成正比。电压调节器可通过检测发电机的相电压和频率，来控制励磁电流的通断，实现对发电机转子磁通量的调节，即当发电机实际输出电压小于设定值时，开启励磁电流，反之则关闭励磁电流，从而达到稳定发电机输出电压的作用。
传统的相信号检测技术通过一个接地电阻，将相信号的直流信号控制在接近零电位，然后利用比较器和低通滤波器获得交流信号，如图1所示，运算单元(在电路中未示出)根据比较器的输出信号，获得交流发电机的相电压和频率信息。该电路结构简单，但由于整流组件(二极管D1和二极管D2)接电源的正负极，在高温情况下，该整流组件漏电情况会大幅增加。因此会导致两个问题：(1)将导致车辆中蓄电池的待机时间减少，严重可能影响车辆的启动。(2)直流信号的电压值会根据整流组件的漏电情况发生变化，而比较器的参考电压是定值，因此运算单元无法准确计算出交流发电机的相电压和频率信息。
针对上述情况，在传统技术基础上对电路提出了优化方法，利用波形检测器、门限电压产生器和比较器进行相信号检测，如图2所示。波形检测器检测相信号的波峰与波谷产生波形检测信号。门限电压产生器依据波形检测信号产生参考信号。比较器比较参考信号和相信号输出比较结果。此装置还包含低通滤波器和噪声消除器用于滤除相信号的高频噪声和比较信号的噪声。该电路在高温情况下使车辆的蓄电池漏电流保持在低值，解决了上述传统相信号检测技术存在的两个问题。
但是基于单个比较器结构的传统相信号检测技术仍存在一定的缺点。在发电机处于异常模式时(关闭用电负载或设定电压与实际值偏差较大)，相电压会持续下降，传统单个比较器结构的交流发电机相信号检测电路无法判断发电机是否处于异常模式，从而导致此结构的电路无法准确的判断出交流发电机此时的相电压和频率信号。长时间异常模式将造成汽车内部电气故障。
发明内容
(一)要解决的技术问题
基于上述问题，本公开提供了一种交流发电机的相信号检测装置，以缓解现有技术中高频噪声等技术问题。
(二)技术方案
本公开提供了一种交流发电机的相信号检测装置，包括：
相信号处理单元，用于获取交流发电机的输出电压的相信号，能够对所述相信号进行分压处理，得到分压相信号；
电压信号获取单元，用于将所述分压相信号的电压值与设定于所述电压信号获取单元的阈值进行比较，得到电压信号；
转速信号获取单元，用于将所述分压相信号的电压值与设定于所述转速信号获取单元的阈值进行比较，得到转速信号；以及
数字处理单元，用于对所述电压信号及所述转速信号的上升沿次数进行分析，得到所述交流发电机的相信号状态。
在本公开实施例中，所述相信号处理单元包括：
两分压电阻，一所述分压电阻的一端输入所述相信号，另一端与另一所述分压电阻一端相连，另一所述分压电阻另一端接地；以及
二极管，与所述另一所述分压电阻并联，所述二极管负极端连接于两所述分压电阻的连接处。
在本公开实施例中，所述设定于所述电压信号获取单元的阈值包括低阈值与高阈值，所述电压信号获取单元包括：
低阈值比较器，能够将所述分压相信号的电压值与所述低阈值进行比较，输出低阈值比较结果；
高阈值比较器，能够将所述分压相信号的电压值与所述高阈值进行比较，输出高阈值比较结果；以及
结果处理器，能够根据所述低阈值比较结果与所述高阈值比较结果，得到电压变化信号。
在本公开实施例中，所述结果处理器包括：
触发器，包括：
第一输入端，用于输入所述低阈值比较结果；
第二输入端，用于输入所述高阈值比较结果；以及
输出端，用于输出所述电压变化信号。
在本公开实施例中，所述电压信号获取单元还包括：
第一反相器，一端与所述触发器的输出端连接，用于将输入所述第一反相器信号的相位反相；以及
第一去抖动电路，与所述第一反相器的另一端连接，用于消除输入所述第一去抖动电路的信号中的窄脉冲。
在本公开实施例中，所述第一反相器中的反相器个数为多个，且所述第一反相器中的多个反相器依次串联。
在本公开实施例中，转速信号获取单元包括：
转速阈值比较器，能够将所述分压相信号的电压值与所述转速比较单元的阈值进行比较，输出转速阈值比较结果。
在本公开实施例中，所述转速比较单元还包括：
第二反相器，一端与所述触发器的输出端连接，用于将输入所述第二反相器信号的相位反相；以及
第二去抖动电路，与所述第二反相器的另一端连接，用于消除输入所述第二去抖动电路的信号中的窄脉冲。
在本公开实施例中，所述第二反相器中的反相器个数为多个，且所述第二反相器中的多个反相器依次串联。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本公开交流发电机的相信号检测装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
(1)具有镜像增强的作用，可指示发电机处于异常模式；以及
(2)能够避免发电机长时间处于异常模式造成电气故障，从而保证整个汽车电气系统的正常工作。
附图说明
图1为现有技术中利用比较器和低通滤波器获得交流信号的结构和原理示意图。
图2为现有技术中利用波形检测器、门限电压产生器和比较器进行相信号检测的结构和原理示意图。
图3为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的结构框图。
图4为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的结构和原理示意图。
图5为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的相信号检测电路中NMOS比较器电路的示意图。
图6为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的相信号检测电路中PMOS比较器电路的示意图。
图7为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的相信号检测电路的相信号检测方法的波形的示意图。
具体实施方式
本公开提供了一种交流发电机的相信号检测装置，所述装置包括两种不同输入共模范围的比较器，该结构具有镜像增强的作用，当检测到电压变化信号(PhaseOK)信号丢失时，可指示发电机处于异常模式，其中，关闭用电负载或设定电压与实际值偏差较大，此时通过数字处理单元控制功率MOS管常开来实现相电压的抬升，避免发电机长时间处于异常模式造成电气故障，从而保证整个汽车电气系统的正常工作。同时根据需要，可利用芯片上熔丝配置去抖动电路的去抖时间，滤除因为励磁开关引起的窄脉冲，可克服现有的检测装置的主要缺点和不足之处。
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
在本公开实施例中，提供一种交流发电机的相信号检测装置，如图3所示，交流发电机的相信号检测装置，包括：相信号处理单元，用于获取交流发电机的输出电压的相信号，能够对相信号进行分压处理，得到分压相信号；电压信号获取单元，用于将分压相信号的电压值与设定于电压信号获取单元的阈值进行比较，得到电压信号；转速信号获取单元，用于将分压相信号的电压值与设定于转速信号获取单元的阈值进行比较，得到转速信号；数字处理单元，用于对电压信号及转速信号的上升沿次数进行分析，得到交流发电机的相信号状态。
在本公开实施例中，如图4所示，相信号处理单元包括：两分压电阻，一分压电阻的一端输入相信号，另一端与另一分压电阻一端相连，另一分压电阻另一端接地；二极管，与另一分压电阻并联，二极管负极端连接于两分压电阻的连接处，其中二极管为齐纳二极管。
在本公开实施例中，如图4所示，电压信号获取单元的阈值包括低阈值与高阈值，电压信号获取单元包括：低阈值比较器，能够将分压相信号的电压值和低阈值进行比较，输出低阈值比较结果；其中，分压相信号高于低阈值，输出低阈值比较结果为低(低电平)；分压相信号的电压值低于低阈值，输出低阈值比较结果为高(高电平)；高阈值比较器，能够将分压相信号的电压值和高阈值进行比较，输出高阈值比较结果；其中，分压相信号的电压值高于高阈值，输出高阈值比较结果为高(高电平)；分压相信号低于高阈值，输出高阈值比较结果为低(低电平)；结果处理器，能够根据低阈值比较结果与高阈值比较结果，得到电压变化信号；其中，低阈值比较结果为高和高阈值比较结果为低，输出电压变化信号为低(低电平)；低阈值比较结果为低和高阈值比较结果为高，输出电压变化信号为高(高电平)。
在本公开实施例中，如图4所示，结果处理器包括：触发器，包括：第一输入端，用于输入低阈值比较结果；第二输入端，用于输入高阈值比较结果；输出端，用于输出电压变化信号。
在本公开实施例中，如图4所示，电压信号获取单元还包括：第一反相器，一端与触发器的输出端连接，用于将输入第一反相器信号的相位反相；第一去抖动电路，与第一反相器的另一端连接，用于消除输入第一去抖动电路的信号中的窄脉冲。第一反相器中的反相器个数为多个，且第一反相器中的多个反相器依次串联。
在本公开实施例中，转速信号获取单元包括：转速阈值比较器，能够将分压相信号的电压值与转速比较单元的阈值进行比较，输出转速阈值比较结果；其中，分压相信号的电压值高于转速比较单元的阈值，输出转速阈值比较结果为高(高电平)；分压相信号低于转速比较单元的阈值，输出转速阈值比较结果为低(低电平)。
在本公开实施例中，转速信号获取单元还包括：第二反相器，一端与触发器的输出端连接，用于将输入第二反相器信号的相位反相；
第二去抖动电路，与第二反相器的另一端连接，用于消除输入第二去抖动电路的信号中的窄脉冲。第二反相器中的反相器个数为多个，且第二反相器中的多个反相器依次串联。
具体地，如图4所示，在本公开实施例中，交流发电机的相信号检测装置包括：两个NMOS(N型金属-氧化物-半导体)比较器(COMP1、COMP2)、一个PMOS(P型金属-氧化物-半导体)比较器(COMP3)、RS触发器(RSFF)、四个反相器(INV1、INV2、INV3、INV4)和去抖动电路(JR1、JR2)；其中，相信号(Phase)引脚连接电机定子绕组的一相，经电阻(R1、R2)分压得到分压相信号(PH)，并输入到NMOS比较器(COMP1、COMP2)和PMOS比较器(COMP3)，经比较后输出比较结果电压变化信号(PhaseOK)和转速变化信号(CLKPhase)并反馈给数字处理单元，数字处理单元通过采集信号上升沿的次数来判断交流发电机的相电压和频率。
在本公开实施例中，分压相信号(PH)电气连接与分压电阻(R1、R2)的连接处，电阻(R1)一端接Phase信号，另一端接电阻(R2)，二极管(D1)正极接R2的一端并电性连接于地，二极管(D1)负极接R2的一端并电性连接于分压电阻(R1、R2)的连接处即分压之后的相信号(PH)端。
在本公开实施例中，NMOS比较器(COMP1)的输入信号为分压相信号(PH)和低阈值(vref_1)，输出为比较器的输出结果(out1)，该NMOS比较器(COMP1)的输出端电性耦接于RS触发器(RSFF)的输入端(S)；
在本公开实施例中，NMOS比较器(COMP2)的输入信号为分压相信号(PH)和高阈值(vref_h)，输出为比较器的输出结果(out2)，该NMOS比较器(COMP1)的输出端电性耦接于RS触发器(RSFF)的输入端(R)；
在本公开实施例中，RS触发器(RSFF)的输入端与NMOS比较器的输出结果(outl、out2)电气连接，该RS触发器(RSFF)的输出端(QN)电性耦接于反相器(INV1)的输入端；
在本公开实施例中，反相器(INV1)的输入端与RS触发器(RSFF)的输出端(QN)电气连接，该反相器(INV1)输出端电性耦接于反相器(INV2)的输入端；
在本公开实施例中，反相器(INV2)的输入端与反相器(INV1)的输出端电气连接，该反相器(INV2)输出端电性耦接于去抖动电路(JR1)的输入端(in)；
在本公开实施例中，去抖动电路(JR1)的输入端(in)与反相器(INV2)的输出端电气连接，熔丝(a、b)控制该去抖动电路的去抖时间，该去抖动电路(JR1)的输出端为PhaseOK；
在本公开实施例中，PMOS比较器(COMP3)的输入信号为分压相信号(PH)和阈值(vref)，输出为比较器的输出结果(out3)，该PMOS比较器(COMP3)的输出端电性耦接于反相器(INV3)的输入端；
在本公开实施例中，反相器(INV3)的输入端与PMOS比较器(COMP3)的输出端(out3)电气连接，该反相器(INV3)输出端电性耦接于反相器(INV4)的输入端；
在本公开实施例中，反相器(INV4)的输入端与反相器(INV3)的输出端电气连接，该反相器(INV4)输出端电性耦接于去抖动电路(JR2)的输入端(in)；
在本公开实施例中，去抖动电路(JR2)的输入端(in)与反相器(INV4)的输出端电气连接，熔丝(a、b)控制该去抖动电路的去抖时间，该去抖动电路(JR2)的输出端为CLKPhase。
在本公开实施例中，交流发电机的相信号检测装置的工作原理描述如下：
交流发电机的相信号检测电路主要处理交流发电机的相信号，利用两个NMOS比较器(COMP1、COMP2)、一个PMOS比较器(COMP3)和RS触发器(RSFF)等逻辑，实现对相信号频率和幅度的检测。该结构具有镜像增强的作用，当检测到PhaseOK信号丢失时，可指示发电机处于异常模式(关闭用电负载或设定电压与实际值偏差较大)，此时通过数字处理单元控制功率MOS管常开来实现相电压的抬升，避免发电机长时间处于异常模式造成电气故障，从而保证整个汽车电气系统的正常工作。
在本公开实施例中，交流发电机的相信号检测装置的工作过程描述如下：
分压相信号(PH)经过电阻(R1、R2)分压后进入NMOS比较器(COMP1、COPM2)和PMOS比较器(COMP3)进行处理并输出两个信号：
其一是PhaseOK信号，分压相信号(PH)利用比较器的原理，分别和NMOS比较器(COMP1、COMP2)的高阈值(vref_h)与低阈值(vref_l)进行比较，经过RS触发器(RSFF)输出PhaseOK信号，当分压相信号(PH)高于高阈值(vref_h)，输出PhaseOK信号为高；当分压相信号(PH)低于低阈值(vref_l)，输出PhaseOK信号为低。该过程反映了相信号在两个阈值电压之间的变化情况。调节器监测相信号的电压值是否在Vref_l和Vref_h范围内，得到PhaseOK信号。用来确定相信号的幅值是否满足发电的条件。
其二是CLKPhase，分压相信号(PH)利用比较器的原理和PMOS比较器(COMP3)的阈值电压(vref)进行比较，输出CLKPhase PWM信号。该PWM信号就是发电机的频率，经过计算即得到转速变化信号。
在本公开实施例中，NMOS比较器(COMP1)为滞回比较器，分压相信号(PH)和低阈值(vref_l)进行比较，输出为比较器的输出结果(out1)。当分压相信号(PH)高于低阈值(vref_l)输出为低(低电平)；当分压相信号(PH)低于低阈值(vref_l)输出为高(高电平)。
在本公开实施例中，NMOS比较器(COMP2)为滞回比较器，分压相信号(PH)和高阈值(vref_h)进行比较，输出为比较器的输出结果(out2)。当分压相信号(PH)高于高阈值(vref_h)输出为高(高电平)；当分压相信号(PH)低于高阈值(vref_h)输出为低(低电平)。
在本公开实施例中，RS触发器(RSFF)无时钟信号，输入端(S)电气连接于NMOS比较器(COMP1)的输出端(out1)；输入端(R)电气连接于NMOS比较器(COMP2)的输出端(out2)；输出端(QN)电性耦接于反相器(INV1)的输入端。
在本公开实施例中，去抖动电路(JR1)为三输入的控制逻辑，输入信号(in)电气连接于反相器(INV2)的输出端，可利用芯片上熔丝(a、b)配置去抖动电路(JR1)的去抖时间，滤除因为励磁开关引起的窄脉冲。
在本公开实施例中，PMOS比较器(COMP3)为滞回比较器，分压相信号(PH)和阈值(vref)进行比较，输出为比较器的输出结果(out3)。当分压相信号(PH)高于阈值(vref)输出为高(高电平)；当分压相信号(PH)低于阈值(vref)输出为低(低电平)。
在本公开实施例中，去抖动电路(JR2)为三输入的控制逻辑，输入信号(in)电气连接于反相器(INV4)的输出端，可利用芯片上熔丝(a、b)配置去抖动电路(JR2)的去抖时间，滤除因为励磁开关引起的窄脉冲。
图5为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的相信号检测电路中NMOS比较器电路的示意图。
在本公开实施例中，如图5所示，包括：包括第一PMOS(PM1)、第PMOS(PM2)、第三PMOS(PM3)、第四PMOS(PM4)、第五PMOS(PM5)、第六PMOS(PM6)、第七PMOS(PM7)、第八PMOS(PM8)、第九PMOS(PM9)、第十PMOS(PM10)、第一NMOS(NM1)、第二NMOS(NM2)、第三NMOS(NM3)、第四NMOS(NM4)、第五NMOS(NM5)、第六NMOS(NM6)、第七NMOS(NM7)、第八NMOS(NM8)、第九NMOS(NM9)、第十NMOS(NM10)
第一PMOS(PM1)、第六PMOS(PM6)、第九PMOS(PM9)、第四NMOS(NM4)、第八NMOS(NM8)为开关管，比较器在不工作的时候(enp＝0，enb＝1)的情况下，这些管子的状态为导通状态，使得比较器的漏电流降为最低。
第二PMOS(PM2)、第三PMOS(PM3)、第四PMOS(PM4)、第五PMOS(PM5)、第一NMOS(NM1)、第二NMOS(NM2)、第三NMOS(NM3)、第五NMOS(NM5)、第六NMOS(NM6)为比较器第一级运算放大器，其中，第一NMOS(NM1)、第二NMOS(NM2)、和第五NMOS(NM5)为比较器提供静态工作点，第三NMOS(NM3)、和第六NMOS(NM6)为第一级运算放大器的输入管，第二PMOS(PM2)、第三PMOS(PM3)、第四PMOS(PM4)、第五PMOS(PM5)为比较器的滞回空间。
第七PMOS(PM7)和第七NMOS(NM7)为比较器的第二级运算放大器，对第一级运算放大器的结果进行放大，其中，第七PMOS(PM7)的栅极电气连接第三NMOS(NM3)的漏极，第七NMOS(NM7)的栅极电气连接第五NMOS(NM5)的栅极，构成电流镜结构，为第二级运放提供静态工作点。
第八PMOS(PM8)、第十PMOS(PM10)、第九NMOS(NM9)、第十NMOS(NM10)为两级反相器，对第二级运算放大器的结果进行整形。其中，第八PMOS(PM8)和第九NMOS(NM9)的漏极输出电气耦接第十PMOS(PM10)和第十NMOS(NM10)的栅极输入端。
图6为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的相信号检测电路中PMOS比较器电路的示意图。
在本公开实施例中，如图6所示，包括：第一PMOS(PM1)、第二PMOS(PM2)、第三PMOS(PM3)、第四PMOS(PM4)、第五PMOS(PM5)、第六PMOS(PM6)、第七PMOS(PM7)、第八PMOS(PM8)、第九PMOS(PM9)、第十PMOS(PM10)、第十一PMOS(PM11)、第十二PMOS(PM12)、第十三PMOS(PM13)、第十四PMOS(PM14)、第一NMOS(NM1)、第二NMOS(NM2)、第三NMOS(NM3)、第四NMOS(NM4)、第五NMOS(NM5)、第六NMOS(NM6)、第七NMOS(NM7)、第八NMOS(NM8)、第九NMOS(NM9)、第十NMOS(NM10)、第十一NMOS(NM11)、第十二NMOS(NM12)、第十三NMOS(NM13)
第二PMOS(PM2)、第十PMOS(PM10)、第十二PMOS(PM12)、第十二NMOS(NM12)为开关管，比较器在不工作的时候(enp＝0，enb＝1)的情况下，这些管子的状态为导通状态，使得比较器的漏电流降为最低。
第一PMOS(PM1)、第三PMOS(PM3)、第四PMOS(PM4)、第五PMOS(PM5)、第一NMOS(NM1)、第二NMOS(NM2)、第三NMOS(NM3)、第四NMOS(NM4)为比较器第一级运算放大器，其中，第一PMOS(PM1)、第三PMOS(PM3)构成电流镜结构为比较器第一级运算放大器提供静态工作点，第四PMOS(PM4)、第五PMOS(PM5)为第一级运算放大器的输入管，第一NMOS(NM1)、第二NMOS(NM2)、第三NMOS(NM3)、第四NMOS(NM4)为比较器的滞回空间。
第六PMOS(PM6)、第七PMOS(PM7)、第八PMOS(PM8)、第五NMOS(NM5)、第六NMOS(NM6)、第七NMOS(NM7)、第八NMO2(NM8)为比较器第二级运算放大器，其中，第六PMOS(PM6)的栅极电气连接第三PMOS(PM3)的栅极，构成电流镜结构，为第二级运算放大器提供静态工作点。第七PMOS(PM7)、第八PMOS(PM8)为第二级运算放大器的输入管，第七PMOS(PM7)接第四PMOS(PM4)的漏极，第八PMOS(PM8)接第五NMOS(NM5)的漏极、第六NMOS(NM6)、第七NMOS(NM7)、第八NMOS(NM8)为第二级比较器的滞回空间。此级运算放大器的滞回空间为0mV。
第九PMOS(PM9)、第十一PMOS(PM11)、第九NMOS(NM9)、第十NMOS(NM10)为比较器的第三级运算放大器，对第二级运算放大器的结果进行放大。其中，第九NMOS(NM9)的栅极电气连接第七PMOS(PM7)的漏极，第十NMOS(NM10)的栅极电气连接第八PMOS(PM8)的漏极。
第十三PMOS(PM13)、第十四PMOS(PM14)、第十一NMOS(NM11)、第十三NMOS(NM13)为两级反相器，对第三级运算放大器的结果进行整形。其中，第十三PMOS(PM13)和第十一NMOS(NM11)的漏极输出电气耦接第十四PMOS(PM14)和第十三NMOS(NM13)的栅极输入端。
图7为本公开实施例应交流发电机的相信号检测装置的相信号检测电路的相信号检测方法的波形的示意图。
在本公开实施例中，如图6所示，当分压相信号(PH)高于高阈值(vref_h)，输出PhaseOK信号为高；当分压相信号(PH)低于低阈指(vref_l)，输出PhaseOK信号为低。该过程反映了相信号在两个阈值电压之间的变化情况。同理，分压相信号(PH)利用比较器的原理和PMOS比较器(COMP3)的阈值电压(vref)进行比较，输出CLKPhase信号。数字处理单元通过对PhaseOK、CLKPhase这两个信号采样，来判断交流发电机此时的相电压和频率，从而电压调节器可通过检测发电机的相电压和频率，来控制励磁电流的通断，实现对发电机转子磁通量的调节，即当发电机电压小于设定值时，关闭励磁电流，反之则开启励磁电流。
在发电机处于异常模式时，相电压会持续下降，而传统的单个比较器结构的交流发电机信号检测电路无法判断发电机是否处于异常模式，从而导致此结构的电路无法准确的判断出交流发电机此时的相电压和频率信号。与传统的交流发电机相信号检测电路相比，本公开具有两种不同输入共模范围比较器的交流发电机相信号检测电路，该电路结构具有镜像增强的作用，当检测到PhaseOK信号丢失时，可指示发电机处于异常模式，此时通过数字处理单元控制功率MOS管常开来实现相电压的抬升，避免发电机长时间处于异常模式造成电气故障，从而保证整个汽车电气系统的正常工作。
至此，已经结合附图对本公开实施例进行了详细描述。需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件和方法的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状或方式，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换。
依据以上描述，本领域技术人员应当对本公开交流发电机的相信号检测装置有了清楚的认识。
综上所述，本公开提供了一种交流发电机的相信号检测装置，该装置用于交流发电机的相信号检测电路利用两种不同输入共模范围的比较器，通过选取合适的阈值电压来指示交流发电机此时的相电压和频率。该结构具有镜像增强的作用，当检测到PhaseOK信号丢失时，可指示发电机处于异常模式(关闭用电负载或设定电压与实际值偏差较大)，此时通过数字处理单元控制功率MOS管常开来实现相电压的抬升，避免发电机长时间处于异常模式造成电气故障，从而保证整个汽车电气系统的正常工作。同时根据需要，可利用芯片上熔丝(a、b)配置去抖动电路(JR1、JR2)的去抖时间，滤除因为励磁开关引起的窄脉冲。本公开创新性地提出利用两种不同输入共模范围的比较器，通过选取合适的阈值电压来指示交流发电机此时的相电压和频率。
还需要说明的是，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本公开的保护范围。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。在可能导致对本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。
并且图中各部件的形状和尺寸不反映真实大小和比例，而仅示意本公开实施例的内容。另外，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。
除非有所知名为相反之意，本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到「约」的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含由特定数量在一些实施例中±10％的变化、在一些实施例中±5％的变化、在一些实施例中±1％的变化、在一些实施例中±0.5％的变化。
再者，单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。
说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等的用词，以修饰相应的元件，其本身并不意味着该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。
此外，除非特别描述或必须依序发生的步骤，上述步骤的顺序并无限制于以上所列，且可根据所需设计而变化或重新安排。并且上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。并且，在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开的示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本公开要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，公开方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本公开的单独实施例。
以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种交流发电机的相信号检测装置，包括：
相信号处理单元，用于获取交流发电机的输出电压的相信号，能够对所述相信号进行分压处理，得到分压相信号；
电压信号获取单元，用于将所述分压相信号的电压值与设定于所述电压信号获取单元的阈值进行比较，得到电压信号；
转速信号获取单元，用于将所述分压相信号的电压值与设定于所述转速信号获取单元的阈值进行比较，得到转速信号；以及
数字处理单元，用于对所述电压信号及所述转速信号的上升沿次数进行分析，得到所述交流发电机的相信号状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述相信号处理单元包括：
两分压电阻，一所述分压电阻的一端输入所述相信号，另一端与另一所述分压电阻一端相连，另一所述分压电阻另一端接地；以及
二极管，与所述另一所述分压电阻并联，所述二极管负极端连接于两所述分压电阻的连接处。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述设定于所述电压信号获取单元的阈值包括低阈值与高阈值，所述电压信号获取单元包括：
低阈值比较器，能够将所述分压相信号的电压值与所述低阈值进行比较，输出低阈值比较结果；
高阈值比较器，能够将所述分压相信号的电压值与所述高阈值进行比较，输出高阈值比较结果；以及
结果处理器，能够根据所述低阈值比较结果与所述高阈值比较结果，得到电压变化信号。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述结果处理器包括：
触发器，包括：
第一输入端，用于输入所述低阈值比较结果；
第二输入端，用于输入所述高阈值比较结果；以及
输出端，用于输出所述电压变化信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述电压信号获取单元还包括：
第一反相器，一端与所述触发器的输出端连接，用于将输入所述第一反相器信号的相位反相；以及
第一去抖动电路，与所述第一反相器的另一端连接，用于消除输入所述第一去抖动电路的信号中的窄脉冲。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一反相器中的反相器个数为多个，且所述第一反相器中的多个反相器依次串联。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，转速信号获取单元包括：
转速阈值比较器，能够将所述分压相信号的电压值与所述转速比较单元的阈值进行比较，输出转速阈值比较结果。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述转速比较单元还包括：
第二反相器，一端与所述触发器的输出端连接，用于将输入所述第二反相器信号的相位反相；以及
第二去抖动电路，与所述第二反相器的另一端连接，用于消除输入所述第二去抖动电路的信号中的窄脉冲。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述第二反相器中的反相器个数为多个，且所述第二反相器中的多个反相器依次串联。
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