CN205389185U9 - 触发器及发电机电压调节器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种触发器及发电机电压调节器，触发器包括：比较单元连接电源供电端、地及开关单元，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给开关单元；开关单元连接地或电源正极，连接触发器控制端，用于在比较单元控制下将控制端与地导通，或将控制端与电源正极导通；反馈单元连接控制端和比较单元反相输入端，用于将控制端信号正反馈给比较单元反相输入端；该触发器应用于电压调节器时，实现定频触发励磁、过压立即切断、过流保护多功能合一；取样电路无需设置电容，同步检测过压切断励磁，不会超时过压励磁，使电压平稳、调节精准、安全可靠，延长调节器和发电机寿命。

Description

触发器及发电机电压调节器

技术领域

本实用新型涉及控制技术领域，特别涉及一种触发器及发电机电压调节器。

背景技术

汽车的供电电源一般由发电机和蓄电池两部分组成。汽车发电机在汽车运行过程中由汽车发动机带动发出直流电或交流电，提供汽车所需的电能。一般多采用励磁式交流发电机，这种发电机是通过励磁线圈来控制发电量，相应的设置有电压调节器，在发电机输出电压(也即电源正极输出的电压)高于设定的阈值电压时切断线圈上的励磁电流。

然而现有的汽车发电机电压调节器(以下简称电压调节器)存在以下三个问题，具体说明如下：

(1)电压调节器通常采用若干个串联的电阻作为取样电阻，再通过后级电路控制功率管切断励磁电流。为了调整励磁频率和改善功率管的励磁电流波形，取样电阻上需要接有滤波电容。滤波电容与取样电阻构成RC阻容网络，导致取样节点上的信号电压变化滞后于发电机实时工况，在发电机电压超过阈值电压的时间点以及励磁电流切断的时间点之间存在一个延时，也即在这一个延时之内调节器、励磁线圈和发电机一直工作在励磁状态。虽然延时时间较短，但其延迟时间对应了较大的电角度，使发电机工作于不应该出现的过压励磁状态，尤其是在高速时将会引起一个较大的电流乃至导致更大的抛负载电压，从而对调节器以及其他电气设备构成威胁，日积月累将会导致汽车发电机特别是电压调节器的过早损坏，降低使用寿命；且现有的电压调节器多为非定频触发方式，这样会带来输出电压的不稳定以及高波纹系数；此外，现有的电压调节器输出的励磁波形的边沿不陡峭、杂波多，导致器件损耗大温升高、易损坏，降低使用寿命；

(2)现有的电压调节器中的触发器特别是定频励磁电路结构复杂、难于实现、成本高、体积大发热多，影响整个发电机的性能；

(3)由于汽车发电机运转在高温的恶劣环境下，其转子及碳刷造成的漏电及短路故障率较高，致使调节器中的功率管较容易出现过流损坏的情况，需要设置过流保护电路来保护。然而现有的过流保护保护电路过流峰值时间过长、保护动作滞后不及时、电路较为复杂、发热多、保护起控时间不稳定、不准确，导致即 使设置了过流保护电路，功率管仍然容易出现因为过流而损坏的情况，降低了调节器的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种触发器，使其应用于电压调节器时能够解决上述问题中的至少一个技术问题。

为实现上述的实用新型目的，本实用新型提供了一种触发器及发电机电压调节器。

依据本实用新型的第一方面，提供了一种触发器，包括比较单元、开关单元以及反馈单元；

所述比较单元连接开关单元，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给开关单元；

所述开关单元连接地或电源正极，还连接所述触发器的控制端，用于在比较单元的控制下将所述控制端与地或电源正极导通；

所述反馈单元连接所述控制端以及比较单元反相输入端，用于将所述控制端的信号反馈给比较单元反相输入端；

其中，所述反馈单元为正反馈单元，其包括过流保护电路，用于通过所述比较单元对所述开关单元进行过流保护。

依据本实用新型的第二方面，提供了第二种触发器，包括开关控制单元、开关单元以及反馈单元；

所述开关控制单元连接开关单元，用于在导通时向开关单元输出第三电压，在截止时向开关单元输出第四电压；

所述开关单元连接地或电源正极，还连接所述触发器的控制端，用于在所述开关控制单元的控制下将所述控制端与地或电源正极导通；

所述反馈单元连接所述控制端以及开关控制单元的输入端，用于将所述控制端的信号反馈给开关控制单元的输入端；

其中，所述反馈单元为正反馈单元，其包括过流保护电路，用于通过所述开关控制单元对所述开关单元进行过流保护。

依据本实用新型的第三方面，提供了第三种触发器，包括比较单元、开关单元以及反馈单元；

所述比较单元连接开关单元，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给开关单元；

所述开关单元连接地或电源正极，还连接所述触发器的控制端，用于在比较单元的控制下将所述控制端与地或电源正极导通；

所述反馈单元连接所述控制端以及比较单元同相输入端，用于将所述控制端的信号反馈给比较单元同相输入端；

其中，所述反馈单元为正反馈单元，其包括过流保护电路，用于通过所述比较单元对所述开关单元进行过流保护。

依据本实用新型的第四方面，提供了一种发电机的电压调节器，包括第一种触发器。

优选地，所述电压调节器还包括续流单元、稳压单元、取样单元、误差比较放大单元、振荡单元、整形单元以及基准阈值设置单元；

其中，所述续流单元连接电源正极以及开关单元，用于与所述触发器的控制端以及电源正极之间连接的负载构成回路，吸收负载产生的感应电动势；所述稳压单元连接电源正极、地、基准阈值设置单元以、比较单元及振荡单元，用于为所述基准阈值设置单元、比较单元以及提供稳定的电压；所述取样单元连接电源正极、地以及误差比较放大单元的同相输入端，用于为误差比较放大单元的同相输入端提供取样电压；所述基准阈值设置单元连接所述误差比较放大单元的反相输入端、地以及比较单元的同相输入端，用于为误差比较放大单元反相输入端提供第一阈值电压，为比较单元同相输入端提供第二阈值电压；所述误差比较放大单元输出端连接比较单元，用于在所述误差比较放大单元的同相输入端电压大于反相输入端时为比较单元的反相输入端提供第一电压，其中第一电压大于第二阈值电压，使所述触发器在所述第一电压触发下复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接比较单元的同相输入端，振荡单元在整形单元的作用下向比较单元的同相输入端输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

依据本实用新型的第五方面，提供了一种发电机的电压调节器，包括第二种触发器。

优选地，所述续流单元连接在连接电源正极以及开关单元；所述第一稳压单元连接电源正极、地、开关控制单元、振荡单元，用于为所述开关控制单元、振荡单元提供稳定的电压；所述取样单元连接所述电源正极、地以及第二稳压单元，所述第二稳压单元连接开关控制单元的输入端，取样单元在第二稳压单元的稳压作用下为开关控制单元的输入端提供过压信号，使所述触发器在所述过压信号触发下复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接开关控制单元的输入端，振荡单元在整形单 元的作用下向开关控制单元输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

优选地，所述电压调节器还包括续流单元、第三稳压单元、第四稳压单元、取样单元、振荡单元以及整形单元；

其中，所述续流单元连接在电源负极以及开关单元；所述第三稳压单元连接电源正极、地、振荡单元以及开关控制单元的输出端，用于为所述振荡单元以及开关控制单元提供稳定的电压；所述取样单元连接电源正极、地以及第四稳压单元，用于在第四稳压单元的稳压作用下为开关控制单元的输入端提供过压信号，使所述触发器在所述过压信号触发下复位并自锁，切断发电机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接开关控制单元的输入端，振荡单元在整形单元的作用下向开关控制单元输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

依据本实用新型的第六方面，提供了一种发电机的电压调节器，包括第三种触发器。

优选地，所述电压调节器还包括续流单元、第五稳压单元、第六稳压单元、取样单元、振荡单元、整形单元以及基准阈值设置单元；

其中，所述续流单元连接地以及开关单元；所述第五稳压单元连接电源正极、所述地、振荡单元、基准阈值设置单元以及比较单元，用于为所述振荡单元、基准阈值设置单元以及比较单元提供稳定的电压；所述取样单元连接电源正极、地以及第六稳压单元，用于在第六稳压单元的作用下为比较单元的同相输入端提供过压信号，使所述触发器在所述过压信号触发下复位并自锁，切断发电机励磁电流；所述基准阈值设置单元连接电源正极以及比较单元的反相输入端，用于为比较单元同相输入端提供第二阈值电压；所述振荡单元连接电源正极以及整形单元，所述整形单元连接比较单元的反相输入端，振荡单元在整形单元的作用下向比较单元的反相输入端输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

优选地，所述电压调节器还包括续流单元、稳压单元、取样单元、振荡单元、整形单元以及基准阈值设置单元；

其中，所述续流单元连接电源正极以及开关单元；所述稳压单元连接电源正极、地、基准阈值设置单元、振荡单元以及比较单元，用于为所述基准阈值设置单元、振荡单元以及比较单元提供稳定的电压；所述基准阈值设置单元连接地以及比较单元的同相输入端，用于为比较单元同相输入端提供第一阈值电压；所述取样单元连接所述电源正极、地以及比较单元的反相输入端，使所述触发器在所述取样电压大于所述第一阈值电压时复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电 机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接开关单元的输入端，振荡单元在整形单元的作用下向开关单元输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流；其中，在所述比较单元以及开关单元之间还串联有限流电阻，用于限制比较单元输出端的电流。

本实用新型提供的触发器以及应用该触发器的汽车电压调节器具有如下有益效果：

(1)本实用新型提供的触发器包括比较单元(或开关控制单元)、开关单元以反馈单元。将该触发器应用于电压调节器时，无需在取样电路中设置滤波电容器，以便检测到励磁线圈电压超过阈值电压之后，触发器即翻转切断励磁电流并自锁，励磁切断无时间上的延迟，使汽车发电机特别是电压调节器不易过早损坏，延长了发电机的寿命。同时由于取样电路分压节点无电容，在节点上的电压瞬变幅值上也没有被压缩减小，使调节精度提高，汽车发电机的安全可靠性也得到有效保障。

同时，将本实用新型提供的触发器应用于汽车发电机电压调节器中，在正常调节时以固定的频率调节励磁，使电压波动减小、输出电压更稳定。定频励磁还可以使发电机电磁阻力均匀、转速波动小、皮带与轮系轴承受力均衡延长寿命、发动机怠速稳定性提高、改善燃烧、节省燃油、减少排放。还可以减小发电机输出电压的波纹系数，对车上电气设备特别是微电子控制电路的供电环境均有所改善，同时也可以减小发电机充电线路散射的电磁干扰。

此外，本实用新型提供的触发器的励磁波形不会受到取样信号上的杂波干扰，功率管翻转迅速，不会在放大区滞留。且温升低，安全性高，寿命长。

(2)本实用新型提供的触发器占用面积小，成本低，例如可以采用双晶体管或晶体管阵列，进一步提高管子一致性，减小体积。且耐温性好，在以分立器件或专用集成芯片构成时，能达到耐温150℃或以上的优秀工作温度指标，可以满足发电机对调节器苛刻的工作环境温度要求，从而以耐温较高的分立器件实现带有保护电路的励磁切断无延迟的定频励磁功能的电压调节器。此外，本实用新型提供的触发器稳定性强，采用具有综合功能的一体化的触发器结构使电路整体功能稳定性提高，采用硬件电路，具有耐浪涌冲击性强、抗干扰性强、稳定性强、高可靠性等优点。

(3)本实用新型提供的触发器通过自带过流保护功能，在发生功率管过流如负载短路时，通过触发器内反馈单元强烈的正反馈作用，使触发器立即翻转，功率管立即截止并自锁在截止状态。由于短路愈严重电压尖峰愈陡峭，过流时间愈短，而本实用新型提供的触发器在过流保护电路的作用下，从发生短路或过流到 功率管可靠截止所需的时间仅为触发器的翻转时间，一般为几纳秒至数十纳秒，避免锁闭电路的电容器拉低原来陡峭的过压尖峰造成功率管过热，过流期间功率管导通时间极短，长时间连续短路也不会发生功率管过热现象，对于功率管保护更为安全可靠。

此外，本实用新型提供的触发器还可以应用于其他诸如电磁线圈负载、阻性负载、电机负载等控制电路中，同时具有灵敏可靠的功率管过流保护功能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型实施方式提供的第一种触发器结构示意图；

图2是本实用新型实施方式提供的第二种触发器结构示意图；

图3是本实用新型实施方式提供的第三种触发器结构示意图；

图4是本实用新型实施方式提供的包含第一种触发器的电压调节器的结构示意图；

图5是本实用新型实施方式提供的包含第二种触发器的电压调节器的结构示意图；

图6是本实用新型实施方式提供的又一包含第二种触发器的电压调节器的结构示意图；

图7是本实用新型实施方式提供的包含第三种触发器的电压调节器的结构示意图；

图8是本实用新型实施方式提供的又一包含第三种触发器的电压调节器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型实施例提供了一种触发器以及发电机电压调节器，下面结合附图首先对本实用新型提供的触发器进行说明。

第一方面，如图1所示，图1示出了本实用新型实施方式提供的第一种触发器，包括比较单元1、开关单元2以及反馈单元3。

其中，比较单元1连接开关单元2，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元2；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给 开关单元2；开关单元2连接地，还连接触发器的控制端(也即图1中F端)，用于在比较单元1的控制下将F端与地导通；反馈单元3连接F端以及比较单元1反相输入端，用于将F端的信号反馈给比较单元1反相输入端；其中，反馈单元3构成比较单元1与开关单元2的正反馈单元，使触发器能够有两个稳定的状态，即开关单元2导通的置位状态和开关单元2的截止状态。此外，反馈单元3中还包括过流保护电路，用于对开关单元2中的功率管进行过流保护。

第二方面，如图2所示，图2示出了本实用新型实施方式提供的第二种触发器，包括开关控制单元4、开关单元2以及反馈单元3。

其中，开关控制单元4连接开关单元2，用于在导通时向开关单元2输出第三电压，在截止时向开关单元2输出第四电压；开关单元2连接地还连接触发器的控制端(也即图2中F端)，用于在开关控制单元4的控制下将F端与地导通；反馈单元3连接F端以及开关控制单元4的输入端，用于将F端的信号反馈给开关控制单元4的输入端；其中，反馈单元3构成开关控制单元4与开关单元2的正反馈单元，使触发器能够有两个稳定状态，即开关单元2导通的置位状态和开关单元2截止的复位状态。此外，反馈单元3中还包括过流保护电路，用于对开关单元2中的功率管进行过流保护。

第三方面，如图3所示，图3示出了本实用新型实施方式提供的第三种触发器，包括比较单元1、开关单元2以及反馈单元3；

其中，比较单元1连接开关单元2，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元2；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给开关单元2；开关单元2连接地，还连接触发器的控制端(也即图3中F端)，用于在比较单元1的控制下将F端与地导通；反馈单元3连接F端以及比较单元1同相输入端，用于将F端的信号反馈给比较单元1同相输入端；其中，反馈单元3构成比较单元1与开关单元2的正反馈单元，使触发器能够有两个稳定状态，即开关单元2导通的置位状态和开关单元2截止的复位状态。

需要说明的是，上述三种触发器中的开关单元还可以连接电源正极以及触发器的控制端，用于在比较单元(或第二种触发器的开关控制单元)的控制下将F端与电源正极导通。其他连接方式及作用均不变。

在具体实施时，上述的三种触发器中的每一个单元均可以有多种的实现方式。下面进行举例说明。

例如，第一种触发器可以为如图1所示的结构。其中，比较单元1可以为比较器，其输出端连接开关单元2；开关单元2可以为功率管，其源极接地，漏极接F端。该功率管导通时将F端电压拉低，截止时，由外接负载将F端电压拉高。反馈单元3为正反馈单元，用于将F端信号以正反馈的信号极性反馈给比较单元1 的反相输入端。

例如，第二种触发器可以为如图2所示的结构。其中，开关控制单元4可以包括串联的电阻和开关管；开关单元2可以为功率管，其源极接地，漏极接F端，该功率管导通时将F端电压拉低，截止时，由外接负载将F端电压拉高。此外，反馈单元3可以包括串联的电阻和反并联二极管(图2中未示出)，用于将F端的信号以正反馈的信号极性反馈给开关控制单元4的输入端。

例如，第三种触发器可以为如图3所示的结构。其中，比较单元1可以为比较器，其输出端连接开关单元2；开关单元2可以为功率管，其源极接地，漏极接F端。该功率管导通时将F端电压拉低，截止时，将F端电压拉高。反馈单元3可以为正反馈单元，用于将F端的信号正反馈给比较器的同相输入端。

可以理解的是，上述三种触发器的具体结构只是本实用新型为了能够对触发器进行更好的说明所举出的三个例子。在实际应用中，本实用新型提供的三种触发器的具体结构可以根据不同的情况进行适当的修改，本实用新型的对此不作具体限定。只要是能够实现上述三种触发器功能的触发器结构均落入本实用新型的保护范围之内。

本实用新型实施方式提供了上述三种触发器，将上述三种触发器应用于电压调节器时，在调节器取样电路中无需电容器来校正励磁频率及励磁波形。在检测到发电机输出电压升高至阈值电压时，能够立即触发切断励磁电流，不产生过压励磁，使汽车发电机以及电压调节器不易过早损坏，延长了调节器和发电机的寿命。且本实用新型提供的触发器占用面积小、稳定性强、耐温性好，可以满足发电机对单元调节器苛刻的工作环境温度要求。此外，本实用新型提供的触发器通过自带简单而可靠的过流保护电路，在发生功率管过流如负载短路时，通过触发器内反馈单元强烈的正反馈作用，使触发器立即翻转，功率管立即截止并自锁在截止状态，有效地对功率管进行了过流保护。

下面结合附图对应用上述触发器的几种电压调节器进行展开说明。

第四方面，本实用新型实施方式提供了一种电压调节器，如图4所示，该电压调节器包括第一种触发器，还包括：续流单元41、稳压单元42、取样单元43、误差比较放大单元44、振荡单元45、整形单元46以及基准阈值设置单元47；

其中，续流单元41连接电源正极(也即待调节的发电机电压的输出端)以及触发器控制端(图4中F端)，用于与F端和电源正极之间连接的负载构成续流回路，吸收负载产生的感应电动势；稳压单元42连接电源正极、地、基准阈值设置单元47、振荡单元45以及比较单元1，用于为基准阈值设置单元47以及比较单元1提供稳定的电压；取样单元43连接电源正极、地以及误差比较放大单元44的同相输入端，用于为比较放大单元的同相输入端提供取样电压；基准阈值设置 单元47连接误差比较放大单元44的反相输入端、地以及比较单元1的同相输入端，用于为误差比较放大单元44反相输入端提供第一阈值电压，为比较单元1同相输入端提供第二阈值电压；误差比较放大单元44输出端连接比较单元1，用于在同相输入端电压大于反相输入端电压时为比较单元1的反相输入端提供第一电压，其中第一电压大于第二阈值电压；振荡单元45连接地以及整形单元46，整形单元46连接比较单元1的同相输入端，振荡单元45在整形单元46的作用下向比较单元1的同相输入端输入窄脉冲，窄脉冲的峰值电压大于限幅二极管D5的限幅电压值，使触发器在窄脉冲作用下可靠翻转为功率管导通的置位状态并自锁，接通发电机励磁电流。

上述电压调节器中每一个单元均可以有多种的实现方式，下面进行举例说明：如图4所示，该电压调节器中应用第一种触发器。在该触发器中，比较单元1为比较器A1；开关单元2为功率管Q2，其漏极接F端，源极接地；反馈单元3包括电阻R22、R7以及限幅二极管D5，电阻R7一端接功率管Q2的漏极，另一端接限幅二极管D5的负极和电阻R22的一端，限幅二极管D5的正极接地，电阻R22的另一端经过P3节点连接比较器A1的反相输入端。

本实用新型实施方式提供的电压调节器中，触发器的外围电路具体如下：续流单元41连接在电源正极(待测发电机的电压输出端，也即图4所示的D+/B+端)以及F端之间；稳压单元42包括电阻R6以及稳压二极管D3，其中电阻R6接在D+/B+端以及VC节点之间，稳压二极管D3接在Vc节点以及地之间；取样单元43包括串接的电阻R1和电阻R2；基准阈值设置单元47包括电阻R8、R9和R10，R8与R9之间的P4节点的电压用于提供第一阈值电压，输出至比较器A2的反相输入端，R9与R10之间的P1节点的电压为第二阈值电压，输出至比较器A1的同相输入端；误差比较放大单元44包括比较器A2和二极管D6，比较器A2反相输入端连接P1节点，比较器A2信号输出端接二极管D6正极，二极管D6的负极连接比较器A1反相输入端；此外，振荡单元45通过整形单元46中的二极管D4与A1的同相输入端连接，振荡单元45同时还连接稳压后的电源Vc端以及地。

这一种电压调节器的工作过程具体说明如下：

基准阈值设置单元47在Vc节点的作用下为比较器A2的反向输入端提供恒定不变的第一阈值电压。其中第一阈值电压的大小可以根据实际情况通过调节R8、R9以及R10的大小来设置。取样单元采集待调节发电机的电源正极的电压(也即D+/B+端的电压)，经过R1与R2分压之后，将P6节点的电压输入至比较器A2的同相输入端，从而与第一阈值电压进行比较。容易理解的是，通过合理的设置取样单元中R1和R2的大小以及第一阈值电压的大小，可以利用P6节点电压与第一阈值电压的大小关系间接反应出电源正极的电压与预设的发电机阈值电压的大 小关系。经过比较器A2的比较，可能出现以下两种结果：

(1)当P6节点电压小于第一阈值电压时，也即电源正极的电压低于预设的发电机阈值电压时：

比较器A2输出为低电位，二极管D6截止，因此比较器A1的反向输入端只受P3节点电压的影响。P3节点的电压受F端的正反馈信号以及反馈单元3中的限幅二极管D5的控制。其中，限幅二极管D5的限幅电压值设定为低于整形单元46输出的窄脉冲信号的峰值电压，但高于功率管Q2正常导通时的饱和压降即功率管漏极的电压值。基准阈值设置单元47在Vc节点的作用下通过P1节点为比较器A1的同相输入端提供恒定不变的第二阈值电压，根据发电机功率要求和功率管参数，可以通过合理的调整R8、R9以及R10的大小来设置第二阈值电压，即第二阈值电压大小应该在功率管导通饱和压降的基础上预留一定的余量范围，从而设定对功率管过流保护的起控点，实现高精度过流保护。同时比较器A1的同相输入端还受到振荡单元45以及整形单元46的控制。振荡单元45输出的窄脉冲信号经过整形单元46的二极管D4之后，输出定频触发窄脉冲或者边沿脉冲，且该脉冲信号在非窄脉冲期间或非边沿期间为高阻态。该脉冲信号经P1节点输入给比较器A1的同相输入端。

在脉冲信号位于高电平时，P1节点受到脉冲信号的影响向比较器A1的同相输入端输入脉冲信号的峰值电压。由于二极管D5的限幅电压值设定为低于整形单元46输出的窄脉冲信号的峰值电压，比较器A1的同相输入端电位高于其反相输入端电位，比较器A1输出高电平，使功率管Q2导通。F端的电压降低为极低的功率管Q2的饱和压降。此时，发电机上接在F端与电源正极D+/B+端之间的励磁线圈上产生励磁电流，发电机得以励磁。

在脉冲信号位于低电平即窄脉冲峰值过后，整形单元46中的二极管D4截止，此时，P1节点向比较器A1的同相输入端输入第二阈值电压。F端电压经过反馈单元的电阻R7和R22经p3节点输入至比较器A1的反相输入端，由于二极管D5的限幅电压值设定为高于功率管Q2正常导通时的F端电压，故此时钳位二极管D5截止。又由于第二阈值电压设置为高于此时F端反馈至A1反向输入端的电压，因此比较器A1输出高电位，仍然使功率管Q2导通。只要功率管Q2饱和导通，就能维持比较器A1的反相输入端电压低于同相输入端电压输出高电平，使功率管Q2保持导通的置位状态，使连接在F端与D+/B+端之间的发电机保持正常发电励磁的置位状态。

因此，在电源正极的电压低于预设的发电机阈值电压时，功率管均可以保持导通，从而使发电机得以正常励磁。

(2)当P6节点电压大于或等于第一阈值电压时，也即电源正极的电压高于 或等于预设的发电机阈值电压处于过压状态时，在触发窄脉冲没有到来时：

比较器A2输出高电位，二极管D6导通；由于触发窄脉冲没有到来时故D4截止。此时，A1的反相输入端主要受到二极管D6输出的电压控制。由二极管D6输出电压也即P2节点的电压高于第二基准阈值电压，因此比较器A1输出低电位0，使功率管Q2截止，触发器立即翻转。其漏极F端的电压被发电机励磁线圈拉高至与几乎D+/B+相同的大小，切断励磁电流，使发电机停止发电。

随着负载对电源的逐渐消耗，当发电机输出电压降低到低于预设的阈值电压时P6节点电压小于第一阈值电压，比较器A2输出低电位，二极管D6截止，同时，F端电压在拉高之后经反馈单元3的电阻R7在限幅二极管D5被限幅，此时比较器A1的反相输入端为二极管D5的限幅电压，其高于第二阈值电压即A1的同相输入端电压，因此A1保持输出低电平，功率管Q2保持截止状态并锁止，从而使励磁电流保持切断状态。

当下一个定频触发脉冲到来时，触发器翻转，功率管又重新导通，开始新一周期的励磁，也即发电机开始继续发电。

需要说明的是，在发电机过压状态期间，比较器A1的同相输入端同时还受到振荡单元45输出的定频触发脉冲信号的影响，具体有以下两种情况：

A、当振荡单元45输出的定频触发脉冲信号的峰值被设计为高于误差比较放大单元输出端P2节点电压时，在定频触发窄脉冲或边沿脉冲到来瞬间可以在连续过压时使比较器A1输出高电平的窄脉冲，从而使功率管产生短暂导通，励磁回路出现与定频触发信号同步的导通窄脉冲即“残余电流”，有利于观测上的频率一致性；

B、当振荡单元45输出的脉冲峰值被设计为低于P2节点电压时，定频触发窄脉冲或边沿脉冲在过压时不会使比较器A1输出高电平的窄脉冲，功率管一直截止，励磁回路无残余电流出现。

振荡单元45的设计实质上起到两个作用：第一、通过定频脉冲触发，使触发器置位以定频方式开启励磁；第二、生成窄的脉冲确保过流时功率管过流峰值持续时间足够短暂，功率管窄的脉冲为过流保护复位脉冲及负载短路侦测脉冲。当励磁时发生功率管过流，其漏极-源极之间压降Uds升高，当超过所设置的第二阈值电压时，较高的功率管漏极电位经反馈单元的电阻R7和电阻R22输入到比较器A1的反相输入端，在没有定频触发信号到来时，比较器A1的反相输入端电位高于同相输入端电位，触发器发生翻转，功率管立即截止并锁止得到保护，下一个定频触发信号到来时，功率管才重新导通；当发电机的励磁绕组连续短路时，只有当有定频触发信号即窄脉冲到来时，功率管才可以在窄脉冲高电平期间短暂导通，励磁回路出现功率管导通的极窄脉冲，该脉冲为短路监测脉冲，当过流和短 路故障解除后，自动恢复正常工作，本实用新型实施例中要求振荡单元45输出的定频触发窄脉冲占空比应该满足功率管Q2的过流保护要求，例如窄脉冲占空比可以小于1％，本实用新型对此不作具体限定。

在发电机输出电压低于预设的发电机电压阈值时，振荡单元45输出的脉冲经过整形后，输入给比较器A1的同相输入端，通过反馈单元的正反馈作用，使触发器自锁在功率管导通励磁的置位状态；当发电机输出电压高于预设的发电机电压阈值时，比较器A2输出高电平过压信号即复位信号给比较器A1的反相输入端，通过强烈正反馈作用，触发器立即翻转并自锁在功率管截止的复位状态，同时反馈单元还兼做功率管的过流检测电路，当发生由于负载短路等原因引起的功率管过流时也使触发器复位，从而使功率管及时得到保护。

综上所述，本实用新型实施方式提供的电压调节器具有既适合定频触发励磁、又适合无延迟切断励磁且自身完成过流保护功能的特点，尤其适合于高可靠性的发电机电压调节器，同时可以根据发电机的参数如励磁绕组的参数选配励磁功率管，以达到调节器与发电机更优化的配置，使保护功能更为精确和完善。励磁频率由振荡电路决定，取样电路分压节点上没有滤波电容，取样信号不会产生延迟，从而无延迟地切断励磁，有效防止延迟造成的对整流桥、功率管等的过流冲击，提高调节精度和调节器的安全可靠性。

第五方面，本实用新型实施方式提供了另一种电压调节器，如图5所示，该电压调节器包括上述第二种触发器，还包括：续流单元51、第一稳压单元52、第二稳压单元53、取样单元54、振荡单元55以及整形单元56；

其中，续流单元51连接在连接电源正极(也即待调节的发电机电压的输出端，也即图5所示的D+/B+端)以及触发器控制端(图4中F端)，用于与F端以及电源正极之间连接的负载构成续流回路，吸收负载产生的感应电动势；第一稳压单元52连接电源正极、地、开关控制单元、振荡单元55，用于为开关控制单元、振荡单元55提供稳定的电压；取样单元54连接电源正极、地以及第二稳压单元53，第二稳压单元53连接开关控制单元的输入端，取样单元54在第二稳压单元53的稳压作用下为开关控制单元的输入端提供过压信号，使触发器在过压信号触发下复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；振荡单元55连接地以及整形单元56，整形单元56连接开关控制单元的输入端，振荡单元55在整形单元56的作用下向开关控制单元输入窄脉冲，使触发器在窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

上述电压调节器中每一个单元均可以有多种的实现方式，下面进行举例说明：如图5所示，该电压调节器中应用上述第二种触发器。在该触发器中，开关控制单元4由三极管Q4和电阻R13构成，三极管Q4的发射级接地，集电极连接电阻 R13。电阻R13未连接三极管Q4的一端与图5中的Vc节点相连。开关单元2为功率管Q2，其栅极与电阻R13和三极管Q4之间的节点相连，漏极接控制端也即F端，源极接地。反馈单元3由反并联的开关二极管D7、D8与电阻R11串联构成。其中，反并联开关二极管D7、D8未与电阻R11相连的一端与F端相连，电阻R11未与D7、D8相连的一端与三极管Q4的基级相连。三极管Q4的发射结导通阈值还用于与功率管Q2的饱和压降进行比较作为功率管Q2过流保护的起控点，在反馈单元3中增加的二极管D8用以调整过流保护的起控点。

本实用新型实施方式提供的电压调节器中，触发器的外围电路具体如下：续流单元51包括连接在待调节发电机的线圈正极和功率管Q2漏极的二极管D2；第一稳压单元52包括电阻R6以及稳压二极管D3，电阻R6的一端连接D+/B+端，另一端连接稳压二极管D3的负极，稳压二极管D3的正极接地。第二稳压单元53连接在P4节点以及P2节点之间，包括两个反接的二极管D10以及稳压二极管D11。取样单元54连接D+/B+端以及地之间，包括串接的电阻R1和电阻R2。振荡单元55连接Vc节点以及整形单元56。整形单元56由输入电容C1、二极管D9、电阻R12和开关管Q3构成。其中，输入电容C1的一端接振荡单元55，另一端与开关管Q3的基极相连；开关管Q3的集电极与P1节点相连，发射极与地相连；二极管D9的正极接地，负极接P5节点；电阻R12连接在P5节点以及地之间。

这一种电压调节器的工作过程具体说明如下：

取样单元54采集待调节发电机的电源正极的电压(也即D+/B+端的电压)，经过R1与R2分压之后，将p4节点的电压输入第二稳压单元53从而与第二稳压单元53中二极管D11、D10的稳压值以及三极管Q4发射结导通阈值之和进行比较。容易理解的是，通过合理的设置取样单元中R1和R2以及D11、D10稳压值和Q4发射级导通阈值的大小，可以利用p4节点电压与后三者电压之和的大小关系间接反应出电源正极的电压与预设的发电机阈值电压的大小关系，即发电机输出电压实时值和取样节点p4信号电压值的比值，与，发电机输出电压设定值和所述的三者电压之和的比值，为同一数值。可能出现以下两种结果：

(1)若p4节点电压小于D11、D10稳压值与三极管Q4发射级导通阈值三者之和时，也即对应的电源正极的电压低于预设的发电机阈值电压时：

则二极管D10、D11截止，三极管Q4的基级电压不受到p2节点的影响。振荡单元55输出的脉冲信号经过整形单元56之后将脉冲前沿倒相放大，由于电容C1与开关管Q3的发射极等效输入电阻接成微分单元形式，且电容C1容量较小，故开关管Q3只在电容C1传输的脉冲陡峭的上升沿时刻导通。开关管Q3的集电极产生极窄的低电平窄脉冲，且在非窄脉冲期间，即窄脉冲过后的时间内，开关管Q3集电极输出呈开路状态即高阻态。当电容C1传输的脉冲陡峭前沿到来之时， 上升沿经电容器C1到达开关管Q3被放大后，开关管Q3集电极经p1节点拉低三极管Q4的基极电压。此时，在触发器内经历了一个强烈的正反馈过程，使三极管Q4为截止状态，功率管Q2为饱和导通的状态(这里以功率Q2为NMOS型场效应管进行举例说明)。其反馈过程具体为：三极管Q4基极电压被拉低→三极管Q4集电极电压升高→功率管Q2栅极电位升高→功率管Q2漏极电位降低→三极管Q4基极电位降低→直至功率管Q2饱和导通使漏极也即F端的电压降低为其饱和压降，在电容C1传输的脉冲陡峭前沿过去后，F端很低的饱和压降不足以通过二极管D8使三极管Q4导通；同时来自稳压后供电的电源也即Vc节点的电压(基于本实施例中采用场效应管，稳压电源电压Vc数值应该设计在场效应管栅极允许的安全范围内，同时兼顾完全可靠开启，一般可设为8～12V，但不限于此范围)经电阻R13使功率管Q2饱和导通，励磁电流出现，同时功率管Q2的饱和压降很低，不足以使三极管Q4导通，此时由于发电机输出电压低于预设的电压值，二极管D10、D11均截止，这样三极管Q4可靠截止，触发器锁止在使功率管Q2导通励磁的置位状态。

由于采用触发器自锁方式，此时触发器锁止在三极管Q4锁闭截止状态，功率管Q2的控制极也即栅极的电压通过电阻R13来自稳压后的电源，不同于现有的电压调节器中把取样单元分压节点信号中的杂波成分引入功率管控制极，功率管Q2在导通期间不会出现取样节点上的杂波干扰波形，功率管不会在放大器滞留，从而降低温升、减少故障率；也因此取样节点处无需设置电容器滤波。

(2)若p4节点电压大于或等于D11、D10稳压值与Q4发射级导通阈值三者之和时，也即电源正极的电压高于或等于预设的发电机阈值电压时：

则在p2节点产生的过压信号。该过压信号随发电机的输出电压实时变化，属于模拟信号，也就是说二极管D10和稳压二极管D11用于检出该模拟信号作为复位信号，三极管Q4的基极与发射极的PN结导通阈值为复位信号的起控点。当检出的过压信号达到PN结的导通阈值时，过压信号将作为复位信号再经三极管Q4放大，也即该过压信号作为复位信号经p2使三极管Q4饱和导通。三极管Q4饱和导通之后，将功率管Q2栅极电位拉低，功率管Q2截止，励磁电流被切断。励磁电流被切断之后，功率管Q2漏极电位也即F端电压在D+/B+端的作用下升高，F端的电压值经二极管D8以及电阻R11注入三极管Q4的基极，增加了三极管Q4的基级电流，形成一个强烈的正反馈过程，具体：三极管Q4的基极电压被拉高→三极管Q4集电极电压降低→功率管Q2的栅极电位降低→功率管Q2截止使漏极电压也即F端电压升高→F端的电压经由二极管D8以及电阻R11传输至三极管Q4的基极，使三极管的基级电压升高，使触发器急剧翻转，功率管Q2截止使励磁线圈上的励磁电流切断。触发器翻转后，流经电阻R11的电流足以使三极管Q4 维持在饱和状态，即便是取样单元54不再为三极管Q4提供基级电流，只要振荡单元55输出的定频触发脉冲前沿没有到来，开关控制单元就一直自锁在切断励磁的状态即功率管Q2截止的复位状态，使励磁线圈上的励磁电流保持切断状态。由于采用触发器自锁方式，此时触发器锁止在三极管Q4导通状态而闭锁了取样信号中的各种干扰杂波，功率管Q2的控制极被三极管Q4接地，不同于现有的电压调节器中把取样单元分压节点信号中的杂波成分引入功率管控制极，功率管Q2在导通期间不会出现取样节点上的杂波干扰波形，功率管不会在放大器滞留，从而降低温升、减少故障率；也因此取样节点处无需设置电容器滤波；

从而不会因RC阻容电路导致取样信号的延时，因此从根本上杜绝产生过压励磁，避免出现励磁切断的延迟，提高了调节器、发电机和相关电气设备的安全可靠性；同时也不会因为电容器使实时取样信号的幅值受电容器的影响产生衰减，提高了电压调节的灵敏度和响应性，使调节电压更为精准。

在振荡单元55输出的一个定频触发信号周期内，下一个触发信号前沿没有到来时，即使由于负载电流的消耗，发电机输出电压被监测到低于预设的发电机阈值电压即设定值时，此时二极管D10、D11截止，三极管Q4仍饱和导通，触发器保持励磁截止状态。这时取样信号再低也不能使三极管Q4截止，取样信号上的电压波动也不会传递到功率管Q2的栅极，功率管Q2能够稳定在截止态。

上述(1)、(2)两种情况在实际情况中是随着发电机输出电压变化而循环往复出现的，即属于发电机正常调节的工况。

另外，在发电机持续欠压以及持续欠压的极端工况下，具体地：如果监测到发电机输出电压持续欠压，触发器将会一直处在励磁状态，励磁占空比100％；直到当发电机输出电压上升至大于或等于预设的发电机阈值电压时，三极管Q4重新导通，Q2截止，励磁电流被切断；如果发电机持续过压，则三极管Q4导通，功率管Q2截止，励磁电流被切断；在有触发脉冲前沿到来时，开关管Q3在其导通的窄脉冲时间内，令三极管Q4截止，从而功率管Q2导通，励磁电流出现，但由于持续过压，在定频触发窄脉冲或前沿过后，开关管Q3截止，三极管Q4导通，功率管Q2截止，励磁电流又被切断，如次循环往复。在励磁回路中出现触发窄脉冲或其边沿宽度的脉冲电流，称之为“残余电流”。在汽车发电机的电气参数条件下，此残余电流的占空比一般被允许不超过5％～7％(仅做以说明，不作为数值限定)。考虑到励磁短路保护因素，为了功率管的安全，残余电流的占空比应该适当减小。在本实施方式中该边沿宽度可以小于1％，例如可以小于0.3％，本实用新型对此不作具体限定。在此期间出现的边沿导通励磁脉冲称为监测短路的监测脉冲。

当发生功率管过流时(例如发生励磁绕组短路、漏电、碳刷短路、滑环之间 由于石墨粉末等造成的漏电等)，功率管Q2导通内阻上的压降(Uds)升高，当Uds电压升高至大于等于二极管D8和三极管Q4的发射结导通阈值之和时，过高的Uds电压经D8、R11注入三极管Q4的基极，使三极管Q4导通，经过强烈的正反馈过程，触发器急剧翻转，功率管Q2截止得到保护。流经电阻R11的电流足以将功率管Q2维持在饱和状态，即便是取样电路不再为三极管Q4提供基级电流或者短路故障已经解除，只要振荡单元输出的定频触发脉冲前沿还没有到来，电路就一直维持在切断励磁的状态，这种过流或者短路保护状态的结果使功率管Q3锁止在截止状态。在过流或短路解除后，当发电机处于欠压状态时，在下一个触发脉冲的触发下，触发器翻转为励磁态，也即功率管Q2导通，电压调节器器自动恢复正常励磁。

需要说明的是，在本实施方式提供的电压调节器中，二极管D8可以用于调整过流保护的起控点，还用于防止开关管Q3温度漂移造成的导通内阻增大、饱和压降升高引起的保护电路误触发，在温升环境允许的情况下可以省去D8与D7；D10用于调整调节电压的温度特性，在某些特定的情况下，可以省去D10。

本实用新型实施方式提供上述电压调节器，在发电机的输出电压大于或等于预设的发电机电压阈值，或是功率管发生过流，如励磁绕组发生短路时，功率管Q2截止即复位并自锁，切断励磁电流，对功率管Q2进行保护；在发电机的输出电压小于预设的电压阈值时，若此时功率管Q2处于截止自锁状态，可以通过输入至开关控制单元4的定频触发脉冲信号使功率管Q2导通即置位并自锁，从而恢复励磁。同时在这一过程中，反馈单元3兼做功率管Q2的过流检测电路，功率管Q2的导通内阻兼做过流取样电阻，开关单元4兼做过流保护的执行电路，这样使得触发器电路与过流保护电路成为具有同一结构的多功能复合电路，从而以极其简单的电路结构即实现了触发器的多种功能。尤其适用于高可靠性的定频励磁汽车发电机电压调节器。

此外，本实用新型实施方式提供的电压调节器采用分立器件的电路结构，利用分立元件的工作温度优势可以使电路在结构简单、成本低的情况下达到满足定频励磁、无延迟切断励磁、过流保护以及更高的工作温度要求。同时，为了进一步减小电路所占空间，本实用新型实施方式提供的电压调节器可以采用双晶体管或晶体管阵列或集成封装为芯片电路的结构，这样既可以保证调节器产品的耐温特性，又可以在有限的电路面积上增设更多的功能，如停机占空比的预激磁电流控制、指示灯控制、远程取样、调节点外控、软加载、数据控制等功能，增加了电压调节器的实用性，扩展了触发器的应用范围。

第六方面，本实用新型实施方式还提供了一种电压调节器，如图6所示，该电压调节器同样地包括上述第二种触发器，此外还包括：续流单元61、第三稳压 单元62、第四稳压单元63、取样单元64、振荡单元65以及整形单元66。

其中，续流单元61连接在电源负极以及触发器控制端(F端)即励磁控制端，用于与F端和电源负极之间连接的负载构成续流回路，吸收负载产生的感应电动势；第三稳压单元62连接电源正极、地、振荡单元65以及开关控制单元4的泵电源输入端，用于为振荡单元65以及开关控制单元4提供不同的稳定电压；取样单元64连接电源正极、地以及第四稳压单元63，用于在第四稳压单元63的稳压作用下为开关控制单元4的输入端提供过压信号，使触发器在过压信号触发下复位并自锁，用于切断发电机励磁电流；振荡单元65连接地以及整形单元66，整形单元66连接开关控制单元4的输入端，振荡单元65在整形单元66的作用下向开关控制单元4输入窄脉冲，使触发器在窄脉冲触发下置位为开关单元2导通状态并自锁，用于接通发电机励磁电流。

上述电压调节器中每一个单元均可以有多种的实现方式，下面进行举例说明：如图6所示，该电压调节器中应用上述第二种触发器。在该触发器中，开关控制单元4包括三极管Q4以及电阻R13，三极管Q4的发射级接地也即E端，集电极连接电阻R13。电阻R13未连接三极管Q4的一端与图5中的泵电源Vp节点相连，在三极管Q4的基极与地之间还接有电阻R16。开关单元为功率管Q2，其栅极与三极管Q4集电极也即p4节点相连，漏极接电源供电端也即B+端，源极连接F端，其中F端为励磁绕组(也即励磁线圈)的控制端。此外，其栅极和源极之间还接有保护二极管D15。反馈单元包括电阻R14、二极管D12、二极管D13、三极管Q5以及电阻R15。其中，电阻R14一端与功率管Q2的源极相连，其另一端通过反并联的二极管D12、D13连接到三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极连接B+端，集电极连接电阻R15，电阻R15的另一端与三极管Q4的基极相连。三极管Q5的基极与发射极的PN结导通阈值还用于与功率管Q2的饱和压降进行比较作为功率管过流保护的起控点。此外，在反馈单元中增加的二极管D13用以调整功率管过流保护的起控点。触发器的外围电路具体如下：续流单元为二级管D2。第三稳压单元还包括产生泵电源电压的泵电源电路，泵电源电路的输出端Vp的输出电压为至少高于电压调节器电源供电端B+电压一个适应于场效应管可靠开启导通的栅极-源极电压值，例如，对于14V系统的电路，泵电源的输出电压可以设置为18～22V。整形单元包括电容C1、电阻R12以及开关管Q3。电容C1的一端接振荡单元输出端，另一端与开关管Q3基极相连。开关管Q3的集电极为整形单元的输出端并与三极管Q4的基级相连。电阻R12并联在开关管Q3的基极和发射极之间，三极管Q3、Q4的发射极均接地，也即E端。

这一种电压调节器的工作流程具体说明如下：

取样单元采集待调节发电机的电源电压(也即B+端的电压)，经过R1与R2 分压之后，将p5节点的电压输入第四稳压单元从而与第四稳压单元中二极管D14的稳压值以及三极管Q4发射级导通阈值之和进行比较。容易理解的是，通过合理的设置取样单元中R1和R2以及D14的稳压值和Q4发射级导通阈值的大小，可以利用p5节点电压与后两者电压之和的大小关系间接反应出电源负极的电压与预设的发电机阈值电压的大小关系。可能出现以下两种结果：

(1)若p5节点电压小于D14稳压值与Q4发射级导通阈值之和时，也即电源电压低于预设的发电机阈值电压时：

则稳压二极管D14截止，振荡单元输出的定频触发信号在经过整形单元处理后变为窄脉冲信号或边沿脉冲信号，且非窄脉冲期间或非边沿脉冲期间信号输出为高阻态。

开关管Q3集电极输出的负向窄脉冲信号或边沿脉冲信号经p1节点输入至三极管Q4的基级使三极管Q4截止。第三稳压单元中的泵电源单元输出的电压经电阻R13以及p4节点输入至功率管Q2的栅极从而使功率管Q2导通。由于功率管Q2的饱和导通内阻Rds极小，功率管Q2源极连接的F端的电压接近B+端的电压，且F端电压不足以使反馈单元中的三极管Q5的发射结通过D13和R14导通，使三极管Q5处于截止状态，即使此时三极管Q3集电极输出端负向窄脉冲已经过去即三极管Q3已经截止，至此开关控制单元中的三极管Q4基极无电流流过，三极管Q4保持截止，功率管Q2保持导通状态，其源极也即F端输出高电位，实现状态自锁，即由开关控制单元、开关单元和反馈单元构成的触发器自锁在功率管导通励磁的置位状态。

(2)若p5节点电压大于或等于D14稳压值与Q4发射结导通阈值之和时，也即电源电压高于或等于预设的发电机阈值电压时：

则取样单元输出电压高于稳压二极管D14的稳压值和三极管Q4发射结导通阈值之和，将在二极管D14正极产生过压信号。该过压信号随发电机输出电压实时变化，属于模拟信号，也即稳压二极管D14用于检出该模拟信号作为复位信号，三极管Q4发射结导通阈值作为复位信号的起控点。当检出的过压信号达到三极管Q4发射极结的导通阈值时，过压信号将作为复位信号经由p2节点使三极管Q4饱和导通，由此引发强烈的正反馈过程，具体地：三极管Q4基极电位被拉高→三极管Q4的集电极电位降低→功率管Q2的栅极电位被拉低→功率管Q2源极电位也即F端电位降低→在电阻R14和二极管D13的作用下三极管Q5的基极电位降低→三极管Q5导通其集电极电位升高→在电阻R15的作用下三极管Q4的基极电位升高，从而使触发器立即翻转，功率管Q2截止，F端的电压降低至几乎与E端相同的电压，从而切断F端与E端之间的励磁电流。即使此时发电机输出电压随着负载的消耗重新恢复为低于预设的发电机阈值电压，三极管Q4的基级电流不再受 到取样信号的影响，这是由于触发器的自锁，具体地：因三极管Q5导通，其集电极电流经电阻R15再经p3节点为三极管Q4接续了基级电流，三极管Q4饱和导通，功率管Q2保持截止，切断励磁；F端的低电位通过电阻R14和二极管D13使三极管Q5继续导通，只要振荡单元输出的定频脉冲信号没有到来，触发器就一直自锁在功率管Q2截止的复位状态。只有下一次定频触发脉冲到来时，才能开始新的励磁周期。

在本实用新型实施方式提供的电压调节器中，当发生由于励磁短路引起的功率管过流时，过大的电流在功率管Q2的漏极与源极之间产生一个较大的压降Uds，此压降Uds加在反馈电路中的R14、D13和Q5发射结上，当Uds大于等于三极管Q5发射结与二极管D13导通阈值之和时，三极管Q5导通，使触发器立即翻转，关断励磁电流，从而保护功率管Q2。在发生连续短路时，励磁回路中出现与定频触发窄脉冲或边沿脉冲同步的短路监测脉冲，过流或短路解除后，在欠压时，在下一个触发脉冲的触发下，电路被翻转为励磁状态。

需要说明的是，在本实用新型实施方式提供的电压调节器中，触发器反馈单元的二极管D13用于调整过流保护的起控点，还用于防止功率管Q2由于温度漂移导致饱和压降升高引起的保护动作误触发，保证触发器的有效性。应当可以理解的是，在温升环境允许的情况下二极管D13是可以省去的。

本方面提供的电压调节器，在发电机的输出电压大于或等于预设的发电机电压阈值，或是功率管发生过流，如励磁绕组发生短路时，功率管Q2截止即复位并自锁，切断励磁电流，对功率管Q2以及励磁绕组进行保护；在发电机的输出电压小于预设的电压阈值时，若此时功率管Q2处于截止自锁状态，可以通过输入至开关控制单元的定频触发脉冲信号使功率管Q2导通实现置位并自锁，从而恢复励磁。同时在这一过程中，反馈单元3兼做功率管Q2的过流检测电路，功率管Q2的导通内阻兼做过流取样电阻，开关单元4兼做过流保护的执行电路，这样使得触发器电路与过流保护电路成为具有同一结构的多功能复合电路，从而以极其简单的电路结构即实现了触发器的多功能。尤其适用于高可靠性的定频励磁汽车发电机电压调节器。

此外，本实用新型实施方式提供的电压调节器采用分立器件的电路结构，利用分立元件的工作温度优势可以使电路在结构简单、成本低的情况下达到满足定频励磁、无延迟切断励磁、过流保护以及更高的工作温度要求。同时，为了进一步减小电路所占空间，本实用新型实施方式提供的电压调节器可以采用双晶体管或晶体管阵列或集成封装为芯片电路的结构，这样既可以保证调节器产品的耐温特性，又可以在有限的电路面积上增设更多的功能，如停机占空比的预激磁电流控制、指示灯控制、远程取样、调节点外控、软加载、数据控制等功能，增加了 电压调节器的实用性，扩展了触发器的应用范围。

第七方面，本实用新型提供了还提供了一种电压调节器，如图7所示，该电压调节器同样地包括上述第三种触发器，还包括续流单元71、第五稳压单元72、第六稳压单元73、取样单元74、振荡单元75、整形单元76以及基准阈值设置单元77。

其中，续流单元71连接地以及触发器的控制端，用于与触发器的控制端(也即图7中F端)和地(也即图7中E端)之间连接的负载构成续流回路，吸收负载产生的感应电动势；第五稳压单元72连接电源正极、地、振荡单元75、基准阈值设置单元77以及比较单元1，用于为振荡单元75、基准阈值设置单元77以及比较单元1提供稳定的电压；取样单元74连接电源正极、地以及第六稳压单元73，用于在第六稳压单元73的作用下为比较单元1的同相输入端提供过压信号，使触发器在过压信号触发下复位并自锁，用于切断发电机励磁电流；基准阈值设置单元77连接电源正极以及比较单元1的反相输入端，用于为比较单元1反相输入端提供第二阈值电压；振荡单元75连接电源正极以及整形单元76，整形单元76连接比较单元1的反相输入端，振荡单元75在整形单元76的作用下向比较单元1的反相输入端输入窄脉冲，使触发器在窄脉冲触发下置位为开关单元2导通状态并自锁，用于接通发电机励磁电流。

上述电压调节器中每一个单元均可以有多种的实现方式，下面进行举例说明：如图7所示，在该电压调节器的触发器中，比较单元1为比较器A1，其同相输入端连接p3节点，反相输入端连接p1节点；开关单元2为功率管Q2，其漏极接F端，源极接发电机的电源电压(也即B+端的电压)，在功率管Q2的栅极与源极还接有保护二极管D15；反馈单元3包括电阻R19和限幅二极管D18，电阻R19一端连接功率管的源极，另一端连接p3节点。限幅二极管D18的正极连接p3节点，负极连接B+端。本实用新型实施方式提供的电压调节器中，触发器的外围电路具体如下：续流单元71为二极管D2，连接E端以及F端之间；第五稳压单元72包括稳压二极管D16、电阻R20和泵电源。其中，Ve节点为第五稳压单元72的一个输出端，Ve电压是低于电源正极B+端且相对于电源正极B+端的一个稳定电压；电阻R20连接在Ve节点以及E端之间；泵电源连接Ve节点、B+端以及E端，其另一个输出端连接Vp节点，Vp的电压为至少高于B+端电压一个适应于场效应管可靠开启导通的栅极—源极电压值。例如，对于14V系统的电路，泵电源的输出电压可以设置为18～22V；稳压二极管D16连接在Ve节点以及Vc节点(即B+端)之间。取样单元74包括串接的电阻R1和电阻R2，电阻R1与R2之间的节点p4连接在第六稳压单元73的稳压二极管D17的正极，D17的负极经过p2节点连接比较器A1的同相输入端；基准阈值设置单元77包括电阻R17和R18，R17 与R18之间的p5节点的电压为第二阈值电压，输出至比较器A1的反相输入端；整形单元76包括输入电容C1、二极管D9、电阻R12以及三极管Q3。其中，输入电容C1的一端接振荡单元75，另一端与开关管Q3的基极相连；开关管Q3的集电极与p1节点相连，发射极与Ve节点相连；二极管D9的正极接Ve节点，负极接p6节点；电阻R12连接在p6节点以及Ve节点之间。

这一种电压调节器的工作过程具体说明如下：

基准阈值设置单元77对Ve节点和Vc节点(本实施例中与B+端连接)之间的稳定电压进行分压，为比较器A1的反相输入端提供恒定不变的第二阈值电压。其中第二阈值电压的大小可以根据发电机功率要求和功率管参数，通过调节R17、R18的大小来设置，第二阈值电压大小应该在功率管导通饱和压降的基础上预留一定的余量范围，即第二阈值电压的大小大于功率管导通饱和压降，且小于限幅二极管D18的限幅电压，以精确设定对功率管过流保护的起控点，做到高精度过流保护。取样单元74采集待调节发电机的电源正极的电压(也即B+端的电压)，经过R1与R2分压之后，将p4节点的电压输入稳压二极管D17，再经由p2节点输出至比较器A1的同相输入端，从而与第二阈值电压进行比较。由于比较器A1的输入端是以其负极电位即Ve节点电压为参考点，容易理解的是，通过合理的设置取样单元74中R1和R2的大小、第六稳压单元73中二极管D17反向导通电压以及第二阈值电压的大小，可以利用p4节点电位Up4与稳压二极管D17的反向导通的稳压值Uz17之和，即(Up4+Uz17)与第二阈值电压p5节点电位Up5的电位高低关系，间接反应出电源负极的电压与预设的发电机阈值电压的大小关系。经过比较器A1的比较，可能出现以下两种结果：

(1)当三者电位关系为Up4+Uz17＞Up5时，即当发电机输出电压低于预设的发电机阈值电压时，在整形单元76输出端窄脉冲没有到来时，如图7所示的第三种触发器有两种稳态，具体说明如下：

A、功率管Q2饱和导通的稳定状态：功率管Q2导通了连接于F+端和地之间的励磁绕组的电流。该励磁电流在其漏极--源极之间的饱和压降Uds极小，例如Uds为0.45V(仅为叙述说明，不作为数值限定)，即源极电压Us＝UB-Uds＝UB-0.45V。通过电阻R19使p3节点电压Up3接近Us，也即Up3≈Us。由于反馈单元3的限幅二极管D18的限幅电压设定为明显大于饱和压降Uds数值，因此限幅二极管D18截止，即p3节点的电压此时不受限幅二极管D18的影响。

由于发电机输出电压低于预设的发电机阈值电压，即取样单元74中的电阻R1两端所获得的比例分压值UR1，小于稳压二极管D17的稳压值Uz与功率管Q2的饱和压降Uds之和，也即UR1＜Uz+Uds。此时，稳压二极管D17截止，也就是说 此时取样信号p4节点电压不足以使稳压二极管D17导通，不能通过稳压二极管D17拉低p2节点电压，从而使p3节点的电压在此时不受到p4节点的影响。

又由于整形单元76输出端窄脉冲没有到来，整形单元76的开关管Q3截止，p5节点电压因此不受到开关管Q3的影响。

还由于第二阈值电压大小在功率管导通饱和压降的基础上预留一定的余量范围，使基准阈值设置单元77的电阻R17两端所获得的比例分压值UR17大于Uds，即UR17＞Uds。

容易理解的是，此时比较器A1的反相输入端受电阻R17两端所获得的比例分压值UR17的控制，比较器A1的同相输入端受功率管Q2的饱和压降Uds的控制。由于UR17和Uds均为与B+端之间的电压绝对值，且UB＞UR17＞Uds，将其换算成以Ve节点电压为参考点的电压代数值：也即p5节点电位Up5低于p3节点电压Up3，使比较器A1输出高电平的泵电源电压驱动功率管Q2饱和导通，通过反馈单元3使此状态得以自锁。

B、功率管Q2截止的稳定状态，励磁绕组拉低了F+端的电位，并通过电阻R19拉低了p3节点电位。同时在限幅二极管D18的作用下，p3节点电位被限幅，使此时比较器A1的同相输入端电压低于其反相输入端电压，比较器A1输出低电平，功率管Q2截止，并通过反馈单元3自锁在该状态。

在振荡单元75经过整形单元76之后输出的窄脉冲到来时：

对于上述A的情况，振荡单元75输出的脉冲信号经过整形单元76之后将脉冲前沿倒相放大，由于电容C1与开关管Q3的发射极等效输入电阻接成微分单元形式，且电容C1容量较小，故开关管Q3只在电容C1传输的脉冲陡峭的上升沿时刻导通。开关管Q3的集电极产生极窄的低电平窄脉冲，且在非窄脉冲期间，即窄脉冲过后的时间内，开关管Q3集电极输出呈开路状态即高阻态。当电容C1传输的脉冲陡峭前沿到来之时，上升沿经电容器C1到达开关管Q3使之短暂导通，开关管Q3集电极经p1节点拉低比较器A1反相输入端的电位，不会使比较器A1翻转。当脉冲过去开关管Q3截止后对比较器A1亦无影响，从而可以得出：在触发器自锁在功率管导通状态时，振荡单元75通过整形单元76输入给比较单元1的窄脉冲或边沿脉冲对原状态无影响。

对于上述B的情况，当电容C1传输的脉冲陡峭前沿到来之时，上升沿经电容器C1到达开关管Q3使开关管Q3短暂导通时。开关管Q3集电极经p1节点拉低比较器A1反相输入端的电位至Ve节点的电位。同时限幅二极管D18使比较器A1同相输入端电位高于反相输入端电位。比较器A1输出泵电源单元电压，使功率管Q2导通，励磁电流出现。

在此期间经历的一个强烈正反馈过程：比较器A1的反相输入端电位降低→比 较器A1输出端电位升高→功率管Q2栅极电位被拉高→功率管Q2导通拉高F点电位→F点电位经由电阻R19反馈至比较器A1的同相输入端→比较器A1同相输入端电位升高→比较器A1的输出端电位保持高电平。这是由加在比较器A1反相输入端的负向窄脉冲引发的反应，使触发器翻转为功率管Q2导通的置位状态。由于功率管Q2饱和时其导通内阻Rds极小，功率管Q2饱和压降极小，其源极输出接近电源供电端B+的电压，不足以使功率管Q2源极电压低于第二阈值电压即比较器A1的反相输入端电压。比较器A1在输出高电位时其内部的输出级接通泵电源单元电压Vp，触发器翻转为功率管Q2导通状态。即使窄脉冲已经过去，整形单元76中的开关管Q3截止，但功率管Q2输出的高电位经反馈单元3的电阻R19使比较器A1的同相输入端电位高于第二阈值电压即A1的反相输入端电位，使触发器继续稳定在功率管Q2导通状态，即自锁在导通励磁状态。

通过上述过程的可以得知：当发电机输出电压低于预设的发电机阈值电压时，触发器均可以稳定自锁在导通励磁状态。

(2)当三者电位关系为Up4+Uz17≤Up5时，也即发电机输出电压大于等于预设的发电机阈值电压时：

则在定频触发信号没有到来时，在p2节点产生负向的过压信号。该过压信号随发电机的输出电压实时变化，属于模拟信号，二极管D17用于检出该模拟信号作为复位信号。需要说明的是，p5节点的第二阈值电压是为功率管Q2过流保护的起控点而设计的。p5节点电压同时兼做与模拟量复位信号(即用于触发本实施例触发器功率管截止自锁的过压信号)进行比较的基准电压，过压信号的检出是由稳压二极管D17的稳压值所确定，这一点正是本实施方式提供的调节器得以简化的关键所在，使单元设计高度综合。当检出的过压信号达到起控点时，过压信号作为复位信号在比较器A1中进行比较：即取样信号电压经稳压二极管D17再经p2拉低比较器A1的同相输入端电位，使同相输入端电位低于反相输入端电位，由此便引发强烈的正反馈过程，具体为：比较器A1的同相输入端电位降低，反相输入端电压高于同相输入端电压→比较器A1输出端电位降低→功率管Q2的栅极电位被拉低→功率管Q2截止、源极电位被拉低→F端电位经过电阻R19使比较器A1的同相输入端电位降低。这是一个由加在比较器A1的同相输入端负向的的复位信号引发的反应，由于正反馈比较器的放大倍数极大，使触发器翻立即转为功率管Q2截止的复位状态。即使发电机输出电压已经低于预设的电压值，稳压二极管D17不再拉低比较器A1的同相输入端电位，但功率管Q2源极被外部单元的励磁绕组拉低的电位经反馈单元3的R19继续拉低比较器A1的同相输入端电位，使之低于第二阈值电压，功率管Q2稳定在切断励磁电流的截止状态，即触发器实现复位状态自锁。当下一个定频触发信号到来，加在比较器A1反相输入端的负向窄 脉冲引发电路翻转并再次自锁在功率管Q2导通励磁的置位状态。

当发生连续过压时，虽然稳压二极管D17会一直拉低比较器A1同相输入端的电位使之低于比较器A1反相输入端的电位，但整形单元76的开关管Q3会在定频触发信号到来瞬间将比较器A1的反相输入端电位拉低至比其同相输入端更低的电位，从而使比较器A1在窄脉冲或边沿脉冲期间输出高电位即泵电源单元输出的电压，令功率管Q2短暂导通。当窄脉冲或边沿脉冲过去后，触发器复位，功率管Q2截止，励磁回路会出现所述“残余电流”。

当功率管Q2发生过流时，一个过大的电流将拉低功率管Q2源极电压，在功率管Q2的漏极与源极之间导通内阻Rds上产生了过大的电压降，通过反馈单元3的R19拉低比较器A1的同相输入端电位，使同相输入端电位低于其反相输入端的p5点第二基准阈值电位，通过改变第二阈值电压可以设定功率管Q2过流保护的起控点。稳压二极管D18的稳压值大于功率管Q2正常导通时的饱和压降，由此便引发强烈的正反馈过程：比较器A1的同相输入端电位降低→比较器A1输出端电位降低→功率管Q2栅极电位被拉低→功率管Q2截止、源极电位也降低即F端电位被拉低→F端电位经由反馈电阻R19传输至比较器A1同相输入端电位，使比较器A1的同相输入端电位持续为低→功率管Q2保持截止。这是由功率管Q2过流引起的加在A1同相输入端的负向的信号引发的反应，比较器A1在正反馈状态下使触发器立即翻转为功率管Q2切断励磁的截止状态。功率管Q2源极被外接的励磁绕组拉低电位，即使短路或过流已经解除，功率管Q2源极被励磁绕组拉低的电位经反馈单元3的电阻R19仍然继续拉低比较器A1的同相输入端电位，使功率管Q2稳定在截止状态，即实现了保护功能的截止自锁，也就是说实现了由功率管Q2过流引发的触发器复位自锁。在发生连续短路导致功率管Q2连续过流时，励磁回路中出现与定频触发窄脉冲或边沿脉冲同步的短路监测脉冲，过流或短路解除后，当下一个触发脉冲的触发到来，触发器才能被触发使功率管导通重新开始励磁。

本实用新型实施方式提供的电压调节器在发电机输出电压大于等于调节器预设的电压阈值时或功率管过流使功率管截止即复位并自锁，功率管Q2处于截止自锁状态时通过输入至比较器A1的定频触发信号使功率管Q2导通即置位自锁。此外，触发器中的反馈电路还兼做过流检测电路，尤其适用于高可靠性的定频励电压调节器。同时触发器中还可以根据发电机的参数来选配励磁功率管，以达到调节器与发电机优化配置，使保护功能更为精确完善。

第八方面，本实用新型提供了还提供了一种电压调节器，如图8所示，该电压调节器同样地包括上述第三种触发器，还包括：续流单元81、稳压单元82、取样单元83、振荡单元84、整形单元85以及基准阈值设置单元86；

其中，续流单元81连接电源正极以及开关单元；稳压单元82连接电源正极、地、基准阈值设置单元86、振荡单元84以及比较单元1，用于为基准阈值设置单元86、振荡单元84以及比较单元1提供稳定的电压；取样单元83连接电源正极、地以及比较单元1的反相输入端，基准阈值设置单元86连接地以及比较单元1的同相输入端，用于为比较单元1同相输入端提供第一阈值电压；在取样信号电压大于基准阈值设置单元86的稳压值即第一阈值电压时，使触发器复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；振荡单元84连接地以及整形单元85，整形单元85连接开关单元的输入端，振荡单元84在整形单元85的作用下向开关单元输入窄脉冲，使触发器在窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流；其中，在比较单元以及开关单元之间还串联有限流电阻，用于限制比较单元输出端的电流。

上述电压调节器中每一个单元均可以有多种的实现方式，下面进行举例说明：如图8所示，在该电压调节器的触发器中，比较单元为比较器A1，其同相输入端连接p4节点，反相输入端连接p2节点。开关单元包括功率管Q2，其栅极通过限流电阻R5连接比较器A1的输出端，源极接地也即E端，漏极接触发器的控制端F端。其中，限流电阻用于限制比较器输出端通过整形单元对振荡单元的下拉电流，避免比较单元的输出信号和定频触发信号之间出现干扰或短路等现象。反馈单元包括电阻R4和三极管Q1。其中，电阻R4一端接功率管Q2的漏极F、另一端接三极管Q1的基极；三极管Q1的发射极接地也即E端，三极管Q1的发射结导通阈值还用于与功率管Q2的饱和压降进行比较作为功率管过流保护的起控点，三极管Q1的集电极与比较器A1同相输入端连接从而使三极管Q1以及电阻R4共同构成比较单元和开关单元的正反馈电路。本实用新型实施方式提供的电压调节器中，触发器的外围电路具体说明如下：

续流电路包括二极管D2，其正极连接F端，负极连接D+/B+端，用于与F端以及D+/B+端之间连接的负载构成回路，吸收负载产生的感应电动势。基准阈值设置单元86包括电阻R3和稳压二极管D1，电阻R3的一端连接于电源供电端也即Vc节点，另一端连接稳压二极管D1的负极。稳压二极管D1的正极接地。基准阈值设置单元86经由p4节点，将电阻R3和稳压二极管D1分压的电压值输入至比较器A1的同相输入端。取样单元83包括串联的电阻R1和R2。其中，R1未连接R2的一端连接电源正极(也即图8所示的D+/B+端)；R2未连接R1的一端接地。取样单元83经由p2节点，将R1与R2之间分压的电压值输入至比较器A1的反相输入端，其分压节点也即p2节点上的过压信号为模拟量的复位信号。稳压单元82包括电阻R6以及稳压二极管D3。其中，电阻R6一端连接D+/B+端，另一端连接Vc节点。稳压二极管D3的正极接地，负极接Vc节点。振荡单元84连 接Vc节点以及E端，且振荡单元84输出信号为高电平占空比可以小于等于1％的正向的窄脉冲信号，这里只用于阐述说明工作过程，不作为对占空比数值的限定。整形单元85包括二极管D4，其正极连接振荡单元84，负极经由p1节点连接至功率管Q2的栅极。

这一种电压调节器的工作流程具体说明如下：

取样单元83采集待调节发电机的电源电压(也即B+端的电压)，经过R1与R2分压之后，将p2节点的电压输入至比较器A1的反相输入端，从而与输入至比较器A1同相输入端的第一阈值电压进行比较。容易理解的是，通过合理的设置取样单元83中R1和R2，可以利用p2节点电压与第一阈值电压的大小关系间接反应出电源正极的电压与预设的发电机阈值电压的大小关系。可能出现以下两种结果：

(1)若p2节点电压小于第一阈值电压时，也即电源电压低于预设的发电机阈值电压时：

则比较器A1的反相输入端电压低于同相输入端电压，比较器A1此时本应该输出低电平0。但由于比较器A1和功率管Q2通过限流电阻R5和反馈单元构成了触发器，所以其输出状态不仅仅由同相输入端以及反相输入端的电压来决定，下面分两种情况进行具体说明：

A、假设比较器A1输出低电平0，在振荡单元84输出的定频触发窄脉冲或边沿脉冲没有到来时，整形单元85的二极管D4截止，功率管Q2栅极上没有开启电压，功率管Q2截止，其漏极也即F端电位被拉高。F端电位经反馈单元中的电阻R4输入至三极管Q1的基级，为三极管Q1的基级提供电流。三极管Q1饱和导通，经由p3节点拉低比较器A1同相输入端电位，使其低于比较器A1反相输入端电位，此时，比较器A1输出为低电平0且稳定在该状态。上述反馈过程具体为：比较器A1的同相输入端电位降低→比较器A1输出低电平0→经由限流电阻R5使功率管Q2的栅极电位降低→功率管Q2截止漏极电位也即F端电压被拉高→F端电压经由R4传输至三极管Q1的基级使其基极电位升高→三极管Q1集电极电位降低，使比较器A1同相输入端电位降低，从而构成稳态即自锁在功率管截止的复位状态。

B、假设比较器A1输出高电平1，则功率管Q2导通，其漏极电位也即F端电压被拉至极低的饱和压降，低于反馈单元中三极管Q1的发射结导通阈值电压，因此三极管Q1截止。由于前提条件是比较器A1的反相输入端电位低于同相输入端电位，因此比较器A1输出高电平1，功率管Q2保持导通状态。反馈单元构成比较单元以及开关单元的正反馈，具体过程如下：比较器A1同相输入端电位升高→比较器A1输出高电平→在限流电阻R5的作用下功率管Q2栅极电位升高→功率 管Q2导通从而使漏极电位也即F端电位降低→F端电压经由电阻R4输入至三极管Q1基极电位，使其基级电位降低→三极管Q1的集电极电位升高，使比较器A1的同相输入端电位升高，使功率管Q2锁止在导通状体，构成稳态即功率管导通励磁状态并自锁在该置位状态。

在上述A的情况下，即在比较器A1输出低电平0时，当来自振荡单元84的窄脉冲到来，经定频脉冲触发整形单元85的二极管D4导通输出定频触发信号即定频触发窄脉冲或边沿脉冲，经p1节点给功率管Q2的栅极一个短暂的高电平信号，功率管Q2立即饱和导通，其漏极也即F端输出电压被拉低，即发生如下强烈的正反馈过程：功率管Q2的栅极电位升高→功率管Q2的漏极也即F端电位降低→F端电压经由电阻R4输入至三极管Q1的基极电位，使其基级电位降低→三极管Q1集电极电位上升，使比较器A1的同相输入端电位升高→比较器A1的输出高电平→经由限流电阻R5使功率管Q2的栅极电位升高，触发器立即翻转。当正向的触发窄脉冲过去以后，定频触发脉冲整形单元85的D4截止，即二极管D4的PN结反向偏置，内阻极大即高阻态，即：定频触发脉冲整形单元85的D4输出的是高电平的窄脉冲或边沿脉冲，且在非窄脉冲或边沿脉冲期间输出高阻态；此时触发器通过正反馈电路仍保持在Q2导通励磁的置位状态并自锁。

通过上述得知,在发电机输出电压低于设定值时，触发器自锁在Q2导通励磁的置位状态，发电机持续励磁。

(2)若p2节点电压大于或等于第二阈值电压时，也即电源电压高于或等于预设的发电机阈值电压时：

则比较器A1的反相输入端电位大于其同相输入端电位，比较器A1输出低电平0。p2节点的电压为模拟量的信号，当p2节点电压大于p4电压即所述模拟量的复位信号在比较器A1放大，下面分两种情况进行分别说明：

A、若定频触发信号没有到来，二极管D4截止，则功率管Q2截止，根据上述正反馈作用，触发器将翻转为功率管Q2截止态，即刻切断励磁。也即若发电机输出电压上升到大于等于预设的发电机阈值电压时刻到来之时，触发器能够即刻翻转切断励磁电流，取样单元83的R1和R2的分压节点上没有滤波电容器造成的相位滞后，仅仅经历触发器翻转时间就能够切断励磁电流，该翻转时间要远低于滤波电容器所造成的延迟时间，消除了在现有调节器中潜在的过压与过流危害，也使调节电压更为精准。

B、若定频触发信号同时到来，二极管D4导通，则功率管Q2导通，使反馈单元的三极管Q1截止。由于前提条件是比较器A1的反相输入端电位大于等于同相输入端电位，因此比较器A1输出仍为低电平0。当定频触发窄脉冲过去时，功率管Q2恢复截止，触发器将翻转为功率管Q2截止态并自锁在该状态，期间出现 功率管短暂导通的极窄脉冲被称为“残余电流”。

在功率管截止自锁状态下，随着电力消耗，当发电机输出电压当降到低于预设的发电机阈值电压时，比较器的反相输入端电位低于同相输入端电位，在定频触发脉冲的作用下又开始新的励磁周期。每次励磁的开始都是由定频触发脉冲即置位信号触发开始的，每次截止励磁电流都是由过压信号即复位信号令触发器翻转导致的。励磁截止后，即使发电机输出电压低于预设的发电机阈值电压，触发器也不会翻转为励磁状态，直到下一个定频触发脉冲到来时才能开始新的励磁周期。所以正常调节时的励磁频率由振荡单元84决定，与发电机转速、电气负荷及取样单元无关。且取样单元83的分压节点上没有滤波电容，该节点上所含有的各种干扰杂波不会传递到功率管栅极，功率管不会在放大区滞留，也不会引起触发器误触发翻转，使功率管输出的波形整齐、无杂波。

本实用新型实施方式提供的电压调节器除了如上述所述能够在发电机过压时及时切断励磁电流，还能对功率管进行过流保护。下面将具体说明本实用新型实施方式提供的电压调节器是如何对功率管进行过流保护的：

当由于励磁绕组短路、碳刷之间漏电、铜环漏电或短路等因素使功率管Q2漏极电流过大时，功率管Q2的漏极电压将会升高，三极管Q1的基极与发射极的PN结导通阈值作为功率管过流保护的起控点，当功率管Q2的Uds上升到大于等于Q1的发射结导通阈值时，通过反馈单元的R4给三极管Q1提供基级电流，通过正反馈循环放大使三极管Q1饱和导通，立即拉低了比较器A1的同相输入端电位，使比较器A1输出低电位0，接下来对功率管Q2的保护分为两种情况：

A、若此时定频触发信号没有到来，二极管D4截止，在发生功率管过流时，触发器将立即翻转切断功率管Q2的电流并自锁在截止状态。由于强烈正反馈作用，触发器翻转时间极短，能够立即对过流进行切断，避免现有技术中采用电容器的保护单元进行过流保护，导致过流尖峰过多地流过功率管从而使功率管损坏发热，没有对功率管进行有效的保护。本实用新型实施方式提供的电压调节器可以保护功率管不会由于过流发热导致击穿损坏，即使过流故障已将解除，在没有定频触发窄脉冲到来时，功率管Q2不会导通，自锁在截止状态。

B、若此时来自振荡单元84输出的窄脉冲到来，二极管D4导通，则功率管Q2短暂导通。此时由于过流的原因三极管Q1仍导通，故比较器A1仍然输出低电平0。但振荡单元84输出的窄脉冲随即过去，功率管Q2恢复截止，触发器将翻转为功率管截止态并自锁在该状态。在此期间功率管Q2将会出现极其短暂的导通，使功率管短暂导通的脉冲为短路监测脉冲，其占空比与定频触发窄脉冲的宽度和过流电流的大小有关。在一定的定频触发窄脉冲占空比下，过流或短路电流越大，则漏极电压超值越快，功率管导通占空比越小。因此若要满足功率管的安 全要求，短路监测脉冲的占空比可以设定在1％以下，这里不作为数值限定。

需要说明的是，电压调节器在正常调节时，无论是先运行再发生短路或者先发生短路再运行，都可以得到同样安全的保护。当过流和短路故障解除后，单元自动恢复正常工作。

综上所述，本实用新型实施方式提供的电压调节器，在发电机输出电压大于等于器预设的电压阈值时或功率管过流或励磁绕组短路时，能够使功率管截止即复位并自锁，从而能够立刻切断励磁电流或对功率管进行过流保护。在功率管处于截止自锁状态时，通过输入至比较单元的定频触发脉冲信号使功率管导通即置位并自锁。同时反馈单元兼做过流检测电路，尤其适用于高可靠性的定频励磁电压调节器。同时本实用新型实施方式提供的电压调节器可以根据发电机的参数如励磁绕组的参数选配励磁功率管，以达到调节器与发电机更优化的配置，使保护功能更为精确和完善。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本实用新型的范畴，本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (11)

1.一种触发器，其特征在于，包括比较单元、开关单元以及反馈单元；

所述比较单元连接开关单元，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给开关单元；

所述开关单元连接地或电源正极，还连接所述触发器的控制端，用于在比较单元的控制下将所述控制端与地或电源正极导通；

所述反馈单元连接所述控制端以及比较单元反相输入端，用于将所述控制端的信号反馈给比较单元反相输入端；

其中，所述反馈单元为正反馈单元，其包括过流保护电路，用于通过所述比较单元对所述开关单元进行过流保护。

2.一种触发器，其特征在于包括开关控制单元、开关单元以及反馈单元；

所述开关控制单元连接开关单元，用于在导通时向开关单元输出第三电压，在截止时向开关单元输出第四电压；

所述开关单元连接地或电源正极，还连接所述触发器的控制端，用于在所述开关控制单元的控制下将所述控制端与地或电源正极导通；

所述反馈单元连接所述控制端以及开关控制单元的输入端，用于将所述控制端的信号反馈给开关控制单元的输入端；

其中，所述反馈单元为正反馈单元，其包括过流保护电路，用于通过所述开关控制单元对所述开关单元进行过流保护。

3.一种触发器，其特征在于，包括比较单元、开关单元以及反馈单元；

所述比较单元连接开关单元，用于在同相输入端大于反相输入端电压时输出第一电压给开关单元；在同相输入端小于反相输入端电压时输出第二电压给开关单元；

所述开关单元连接地或电源正极，还连接所述触发器的控制端，用于在比较单元的控制下将所述控制端与地或电源正极导通；

所述反馈单元连接所述控制端以及比较单元同相输入端，用于将所述控制端的信号反馈给比较单元同相输入端；

其中，所述反馈单元为正反馈单元，其包括过流保护电路，用于通过所述比较单元对所述开关单元进行过流保护。

4.一种发电机的电压调节器，其特征在于，包括如权利要求1所述的触发器。

5.如权利要求4所述的电压调节器，其特征在于，所述电压调节器还包括续流单元、稳压单元、取样单元、误差比较放大单元、振荡单元、整形单元以及基准阈值设置单元；

其中，所述续流单元连接电源正极以及开关单元，用于与所述触发器的控制端以及电源正极之间连接的负载构成回路，吸收负载产生的感应电动势；所述稳压单元连接电源正极、地、基准阈值设置单元以、比较单元及振荡单元，用于为所述基准阈值设置单元、比较单元以及提供稳定的电压；所述取样单元连接电源正极、地以及误差比较放大单元的同相输入端，用于为误差比较放大单元的同相输入端提供取样电压；所述基准阈值设置单元连接所述误差比较放大单元的反相输入端、地以及比较单元的同相输入端，用于为误差比较放大单元反相输入端提供第一阈值电压，为比较单元同相输入端提供第二阈值电压；所述误差比较放大单元输出端连接比较单元，用于在所述误差比较放大单元的同相输入端电压大于反相输入端时为比较单元的反相输入端提供第一电压，其中第一电压大于第二阈值电压，使所述触发器在所述第一电压触发下复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接比较单元的同相输入端，振荡单元在整形单元的作用下向比较单元的同相输入端输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

6.一种发电机的电压调节器，其特征在于，包括如权利要求2所述的触发器。

7.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续流单元、第一稳压单元、第二稳压单元、取样单元、振荡单元以及整形单元；

其中，所述续流单元连接在连接电源正极以及开关单元；所述第一稳压单元连接电源正极、地、开关控制单元、振荡单元，用于为所述开关控制单元、振荡单元提供稳定的电压；所述取样单元连接所述电源正极、地以及第二稳压单元，所述第二稳压单元连接开关控制单元的输入端，取样单元在第二稳压单元的稳压作用下为开关控制单元的输入端提供过压信号，使所述触发器在所述过压信号触发下复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接开关控制单元的输入端，振荡单元在整形单元的作用下向开关控制单元输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

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续流单元、第三稳压单元、第四稳压单元、取样单元、振荡单元以及整形单元；

其中，所述续流单元连接在电源负极以及开关单元；所述第三稳压单元连接电源正极、地、振荡单元以及开关控制单元的输出端，用于为所述振荡单元以及开关控制单元提供稳定的电压；所述取样单元连接电源正极、地以及第四稳压单元，用于在第四稳压单元的稳压作用下为开关控制单元的输入端提供过压信号，使所述触发器在所述过压信号触发下复位并自锁，切断发电机励磁电流；所述振 荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接开关控制单元的输入端，振荡单元在整形单元的作用下向开关控制单元输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

9.一种发电机的电压调节器，其特征在于，包括如权利要求3所述的触发器。

10.如权利要求9所述的电压调节器，其特征在于，所述电压调节器还包括续流单元、第五稳压单元、第六稳压单元、取样单元、振荡单元、整形单元以及基准阈值设置单元；

其中，所述续流单元连接地以及开关单元；所述第五稳压单元连接电源正极、所述地、振荡单元、基准阈值设置单元以及比较单元，用于为所述振荡单元、基准阈值设置单元以及比较单元提供稳定的电压；所述取样单元连接电源正极、地以及第六稳压单元，用于在第六稳压单元的作用下为比较单元的同相输入端提供过压信号，使所述触发器在所述过压信号触发下复位并自锁，切断发电机励磁电流；所述基准阈值设置单元连接电源正极以及比较单元的反相输入端，用于为比较单元同相输入端提供第二阈值电压；所述振荡单元连接电源正极以及整形单元，所述整形单元连接比较单元的反相输入端，振荡单元在整形单元的作用下向比较单元的反相输入端输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流。

11.如权利要求9所述的电压调节器，其特征在于，所述电压调节器还包括续流单元、稳压单元、取样单元、振荡单元、整形单元以及基准阈值设置单元；

其中，所述续流单元连接电源正极以及开关单元；所述稳压单元连接电源正极、地、基准阈值设置单元、振荡单元以及比较单元，用于为所述基准阈值设置单元、振荡单元以及比较单元提供稳定的电压；所述基准阈值设置单元连接地以及比较单元的同相输入端，用于为比较单元同相输入端提供第一阈值电压；所述取样单元连接所述电源正极、地以及比较单元的反相输入端，使所述触发器在所述取样电压大于所述第一阈值电压时复位为开关单元截止状态并自锁，切断发电机励磁电流；所述振荡单元连接地以及整形单元，所述整形单元连接开关单元的输入端，振荡单元在整形单元的作用下向开关单元输入窄脉冲，使所述触发器在所述窄脉冲触发下置位为开关单元导通状态并自锁，接通发电机励磁电流；其中，在所述比较单元以及开关单元之间还串联有限流电阻，用于限制比较单元输出端的电流。