CN220382753U - 一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，该调节器包括用于侦测电瓶端电压的S端调压线路，用于当电瓶与发电机输出端断开时转由D+端调压的D+端调压线路，用于增加预励磁电流的IG端辅助励磁线路和用于驱动调节器功率管的功率管线路;该调节器可有效防止B+端线束与电瓶意外断开而可能造成的高压失控现象，可有效保护人员和车辆用电设备安全；全部采用分立元器件，耐压高，可应用于整流桥为普通管的发电机，可承受普通管发电机抛负载时产生的高压脉冲，设计简洁，成本极低；通用性强，只需调整部分元器件就在12V电瓶系统和24V电瓶系统上均适用，应用车型更广。

Description

一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器

技术领域

本实用新型涉及汽车发电机调节器领域，具体是涉及一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器。

背景技术

电压调节器是汽车交流发电机的主要部件之一，其基本功能是稳定交流发电机的输出电压，保证汽车电瓶的正常充电和汽车用电器的正常工作。发电机发电时，转子线圈转动，定子切割磁场，经过整流器整流和外部电瓶稳压后得到直流电压。发电机B+端通常先连接到电瓶端，再连接到车辆负载。由于发电机B+端到电瓶的线束较长，B+通过大电流时，会在此线束上产生压降损耗，导致发电机到电瓶端的电压较低，影响电瓶充电效率。有些调节器会单独增加一个端子（S端）通过特定线束来直接测量电瓶端电压。当电瓶端电压达到调节器的设定电压值时，调节器通过控制与转子线圈连接的功率管的通断，来控制发电机电压稳定在设定值附近。

目前现有调节器存在的问题：

1.大多数调节器只有B+端单调压功能，在发电过程中，当调节器B+端调压电阻异常（如硫化失效）时，发电机电压会出现异常，影响电瓶充电和车辆负载使用。另外，由于发电机B+端到电瓶的线束通常很长，过大电流时，线束上会形成电压损耗，导致电瓶端电压较低，影响电瓶的充电效率。

2.现有具有S端和D+端双调压功能的调节器，只能实现当S端完全断掉与电瓶的连接时，D+端才能调压。当发电机B+与电瓶断开，但S端仍然连接电瓶时，此时D+端不能调压，仍由S端控制调节器功率管导通，这时发电机电压会一直上升，会对车辆用电设备造成损坏，严重时甚至对人员造成伤亡。

3.现有具有S端故障保险功能的调节器多使用专用芯片。由于芯片的耐压值有限，无法承受发电机上可能产生的高压脉冲（如发电机抛负载时产生的高压脉冲），限制了其工况应用范围。这类调节器为解决IC耐压问题还要再额外增加很多保护性元器件，导致调节器成本很高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，该调节器可有效防止发电机B+端线束与电瓶意外断开而可能造成的高压失控现象，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器的具体技术方案如下：

一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，该调节器包括用于侦测电瓶端电压的S端调压线路，用于当电瓶与发电机输出端断开时转由D+端调压的D+端调压线路，用于增加预励磁电流的IG端辅助励磁线路和用于驱动调节器功率管的功率管线路，

所述S端调压线路包括电阻R1、R2、R8、R9、R11、R12，电容C6，三极管Q2、Q3，齐纳管ZD1，其中，所述三极管Q2的集电极通过电阻R9接S端，所述S端通过电阻R1和R2分压后经电阻R8接三极管Q2的基极，所述三极管Q2发射极通过齐纳管ZD1接三极管Q3的基极，所述电阻R12接在三极管Q3的基极与地之间，所述电容C6接三极管Q3的基极与集电极之间，所述三极管Q3的集电极接MOS管Q1的G极，所述三极管Q3的发射极接地。

进一步，所述电阻R8两端分别通过电容C4和C5接地。

进一步，所述D+端调压线路包括电阻R3、R4、R5、R6、R7，电容C3，三极管Q4、Q5，齐纳管ZD2，其中，所述三极管Q5的集电极通过电阻R6接D+端，所述D+端通过电阻R3和R4分压后经电阻R5接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极通过齐纳管ZD2接三极管Q4的基极，所述电阻R7接在三极管Q4的基极与地之间，所述电容C3接三极管Q4的基极与集电极之间，所述三极管Q4的集电极接MOS管Q1的G极，所述三极管Q4的发射极接地。

进一步，所述电阻R5两端分别通过电容C1和C2接地。

进一步，所述IG端辅助励磁线路设置有由防止D+端对IG端串电的二极管D2和进行限流的R14组成。

进一步，所述功率管线路包括电阻R13、齐纳管ZD3、MOS管Q1、二极管D1，所述电阻R13一端接MOS管Q1的G极，另一端接地，所述齐纳管ZD3接在MOS管Q1的G极与地之间，MOS管Q1的S极接地，MOS管Q1的D极接二极管D1。

进一步，所述二极管D1为回流二极管。

本实用新型的有益效果：

1.该调节器可有效防止B+端线束与电瓶意外断开而可能造成的高压失控现象，可有效保护人员和车辆用电设备安全；全部采用分立元器件，耐压高，可应用于整流桥为普通管的发电机，可承受普通管发电机抛负载时产生的高压脉冲，设计简洁，成本极低；通用性强，只需调整部分元器件就在12V电瓶系统和24V电瓶系统上均适用，应用车型更广。

附图说明

图1是本实用新型的调节器电路原理图；

图2是本实用新型的调节器线路框图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图2所示，设计出一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，该调节器有5个端子（S、D+、IG、F、E），S端用于监控电瓶端电压，D+端接发电机激磁二极管负极端，E端接公共地，F端接发电机转子，IG端接发电机B+端；

调节器线路可分为四部分，包括用于侦测电瓶端电压的S端调压线路，用于当电瓶与发电机输出端断开时转由D+端调压的D+端调压线路，用于增加预励磁电流的IG端辅助励磁线路和用于驱动调节器功率管的功率管线路。

其中，S端调压线路：当调节器S端和发电机B+端都接车辆电瓶端时，将发电机电压调节至设定值；包括电阻R1、R2、R8、R9、R11、R12，电容C4、C5、C6，三极管Q2、Q3，齐纳管ZD1，三极管Q2的集电极通过电阻R9接S端，S端通过电阻R1和R2分压后经电阻R8接三极管Q2的基极，三极管Q2发射极通过齐纳管ZD1接三极管Q3的基极，电阻R12接在三极管Q3的基极与地之间，电容C6接三极管Q3的基极与集电极之间，三极管Q3的集电极接MOS管Q1的G极，三极管Q3的发射极接地，电阻R8两端分别通过电容C4和C5接地。

其中，D+端调压线路：当调节器S端接电瓶，但发电机B+端与电瓶脱落时，将发电机电压调节至设定值；包括电阻R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3，三极管Q4、Q5，齐纳管ZD2，三极管Q5的集电极通过电阻R6接D+端，D+端通过电阻R3和R4分压后经电阻R5接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极通过齐纳管ZD2接三极管Q4的基极，电阻R7接在三极管Q4的基极与地之间，电容C3接三极管Q4的基极与集电极之间，三极管Q4的集电极接MOS管Q1的G极，三极管Q4的发射极接地，电阻R5两端分别通过电容C1和C2接地。

其中，IG端辅助励磁线路：此线路提供一路励磁电流给转子线圈。包括二极管D2和电阻R14，二极管D2用于防止D+端对IG端串电，电阻R14用于根据实际需要进行限流，IG端辅助励磁线路可根据实际需要选择接与不接。

其中，功率管线路：此线路用于根据前级调压线路来控制转子的通断，包括电阻R13、齐纳管ZD3、MOS管Q1、二极管D1，电阻R13一端接MOS管Q1的G极，另一端接地，用于为MOS管Q1内部的寄生电容提供对地放电路径，齐纳管ZD3接在MOS管Q1的G极与地之间，齐纳管ZD3用来稳压保护Q1免受高压损坏，MOS管Q1由前级调压线路控制其通断以控制转子中的电流大小，MOS管Q1的S极接地，MOS管Q1的D极接二极管D1，二极管D1为回流二极管。

工作原理：

通过设定电阻R1、R2、R3、R4的值，可以将S端调节电压设定值比D+端调节电压设定值低1V，这样优先为S端调压。

一、调节器S端正常连接电瓶，发电机B+端正常连接电瓶时

Ⅰ.点火开关接通时,调节器S端电压为电瓶电压，小于设定的S端调节电压值，三极管Q2、Q3截止，电瓶电压通过S端和电阻R11和R13分压后导通MOS管Q1，电瓶通过充电指示灯供电到磁场绕组。磁场绕组电路为：电瓶正极→点火开关→充电指示灯→磁场绕组→调节器Ｆ端→MOS管Q1→调节器Ｅ端→搭铁→电瓶负极。发电机电压随转速升高而升高。

Ⅱ.当发电机D+电压升高到等于电瓶电动势时，灯泡两端电位相等，指示灯熄灭，发电机由他励变为自励。由于发电机输出电压小于调节上限，三极管Q2、Q3继续截止，MOS管Q1继续导通，发电机开始对外供电。磁场绕组电路为：发电机D+端→磁场绕组→调节器Ｆ端→功率管Q1→调节器Ｅ端→搭铁→发电机负极。发电机电压随转速升高而继续升高。

Ⅲ.当发电机电压升高到等于调节上限时，电阻R1、R2分压，三极管Q2导通，齐纳管ZD1导通，三极管Q3导通，MOS管Q1截止，磁场电路被切断，发电机输出电压迅速下降。当发电机电压下降时,电阻R2上分压减小，当R2上的电压UR2＜Ube2+UZD1+Ube3时，三极管Q2、Q3截止，MOS管Q1重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。发电机电压升到调节上限时，MOS管Q1就截止，磁场电路被切断，输出电压下降；降到等于调节下限时，磁场电路被接通，发电机电压上升，周而复始，发电机输出电压被控制在设定值附近。

二、调节器S端正常连接电瓶，发电机B+端异常断开电瓶时

Ⅰ. 点火开关接通时,调节器S端电压为电瓶电压，小于设定的S端调节电压值，三极管Q2、Q3截止，电瓶电压通过S端和电阻R11和R13分压后导通MOS管Q1，电瓶通过充电指示灯供电到磁场绕组。磁场绕组电路为：电瓶正极→点火开关→充电指示灯→磁场绕组→调节器Ｆ端→MOS管Q1→调节器Ｅ端→搭铁→电瓶负极。发电机电压随转速升高而升高。

Ⅱ.由于S端始终为电瓶电压，始终小于设定调节电压，三极管Q2、Q3一直为截止状态，MOS管Q1继续导通。此时转为D+端调压，当发电机D+电压升高到等于电瓶电动势时，灯泡两端电位相等，指示灯熄灭，发电机由他励变为自励。发电机开始对外供电。磁场绕组电路为：发电机D+端→磁场绕组→调节器Ｆ端→MOS管Q1→调节器Ｅ端→搭铁→发电机负极。发电机电压随转速升高而继续升高。

Ⅲ.当发电机电压升高到等于调节上限时，电阻R3、R4分压，三极管Q5导通，齐纳管ZD2导通，三极管Q4导通，MOS管Q1截止，磁场电路被切断，发电机输出电压迅速下降。当发电机电压下降时,电阻R4上分压减小，当电阻R2上的电压UR4＜Ube5+UZD2+Ube4时，三极管Q5、Q4截止，MOS管Q1重新导通，磁场电路重新被接通，发电机电压上升。发电机电压升到调节上限时，MOS管Q1就截止，磁场电路被切断，输出电压下降；降到等于调节下限时，磁场电路被接通，发电机电压上升，周而复始，发电机输出电压被控制在一定范围内。

三、当调节器S端不连接电瓶时

MOS管Q1缺少驱动电压，转子中无励磁电流，调节器不能工作，发电机不发电。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，该调节器包括用于侦测电瓶端电压的S端调压线路，用于当电瓶与发电机输出端断开时转由D+端调压的D+端调压线路，用于增加预励磁电流的IG端辅助励磁线路和用于驱动调节器功率管的功率管线路，其特征在于，

所述S端调压线路包括电阻R1、R2、R8、R9、R11、R12，电容C6，三极管Q2、Q3，齐纳管ZD1，其中，所述三极管Q2的集电极通过电阻R9接S端，所述S端通过电阻R1和R2分压后经电阻R8接三极管Q2的基极，所述三极管Q2发射极通过齐纳管ZD1接三极管Q3的基极，所述电阻R12接在三极管Q3的基极与地之间，所述电容C6接三极管Q3的基极与集电极之间，所述三极管Q3的集电极接MOS管Q1的G极，所述三极管Q3的发射极接地。

2.根据权利要求1所述的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，其特征在于，所述电阻R8两端分别通过电容C4和C5接地。

3.根据权利要求1所述的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，其特征在于，所述D+端调压线路包括电阻R3、R4、R5、R6、R7，电容C3，三极管Q4、Q5，齐纳管ZD2，其中，所述三极管Q5的集电极通过电阻R6接D+端，所述D+端通过电阻R3和R4分压后经电阻R5接三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极通过齐纳管ZD2接三极管Q4的基极，所述电阻R7接在三极管Q4的基极与地之间，所述电容C3接三极管Q4的基极与集电极之间，所述三极管Q4的集电极接MOS管Q1的G极，所述三极管Q4的发射极接地。

4.根据权利要求3所述的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，其特征在于，所述电阻R5两端分别通过电容C1和C2接地。

5.根据权利要求1所述的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，其特征在于，所述IG端辅助励磁线路设置有由防止D+端对IG端串电的二极管D2和进行限流的R14组成。

6.根据权利要求1所述的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，其特征在于，所述功率管线路包括电阻R13、齐纳管ZD3、MOS管Q1、二极管D1，所述电阻R13一端接MOS管Q1的G极，另一端接地，所述齐纳管ZD3接在MOS管Q1的G极与地之间，MOS管Q1的S极接地，MOS管Q1的D极接二极管D1。

7.根据权利要求6所述的一种具有故障保险功能的汽车发电机调节器，其特征在于，所述二极管D1为回流二极管。