CN2826827Y - 带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器 - Google Patents

Abstract

一种带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，包括有六个接线端子及二十个单元电路，分别在场效应管的漏极与正极间，以及源极与负极间，串接一个低功耗电流取样电阻，使流经场效应管的电流超过额定值时即刻转为截止，从而达到过流保护；利用串并联型双稳压储能电路，避免因瞬时高电压而损坏；采用N沟道代替P沟道场效应管，减少生产成本；利用一个自举电压提升电路，使场效应管在导通时不受负载电位垫高的影响；利用防断B线控制电路，具有防断B线保护、基本调节电压、端子F及端子L过电流保护、过电压保护、充电指示灯控制及起动机与发电机互锁工作、防倒流等功能。具有结构简单、体积小、成本低、输出功率大、工作时不发热、性能稳定、温度系数极小、灵敏度及可靠性高等优点。

Description

带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器

技术领域

本实用新型涉及汽车发电机的电压调节装置，特别是一种带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器。

背景技术

现有技术的汽车发电机六线内搭铁电压调节器，在实际中发现不够理想的有如下六个问题：

1、电压调节器只有防止输出负载端直接短路的自我保护功能，缺欠理想的防止输出负载端过电流自我保护功能，即使有过流保护功能，是采用在大功率开关管的输入端串接一个大功率电流取样电阻，和接在大功率开关管控制端的小三极管构成，不足的是，电流取样电阻的阻值不能太小，应调整在电路正常、负载端不出现过电流时，电流取样电阻两端应保持有使小三极管接近导通的基极电压，此电压约为500毫伏左右，电路才能起到有效的过流保护作用，这样电流取样电阻的功耗太大，电压调节器长期处于加热状态，极大影响到电压调节器的使用寿命。在实际使用中，是会出现因过电流而损坏电压调节器的情况，例如，由于产品销售到市场上，电压调节器的额定输出电流同其它发电机的最大励磁电流不匹配，维修人员如果把产品配用在励磁电流比较大的发电机上使用，电压调节器会因长期处于过载运行而损坏；另外还有一种可能，由于发电机长时间工作，会因励磁线圈老化及震动出现逐渐性的匝间短路，到一定的程度时，最终都会使大功率开关管因超过其额定使用电流而损坏。

2、在发电机处于最高额定转速及最大输出电流的状态下，进行立即抛负载(包括蓄电池)转入空载，每抛负载一次发电机就会发出一个高于额定电压好几倍的瞬时间过高电压脉冲(时间极短)去冲击一次电压调节器，有些电压调节器一遇抛负载即刻就烧毁；有些电压调节器只能承受低频慢速地抛负载；如果频繁快速地抛负载，多数电压调节器还是承受不了连续快速的高电压脉冲的冲击而烧毁。在实际使用中，是会出现频繁快速地抛负载情况发生的，例如，发电机脚架固定螺丝的松动、汽车发动机至汽车底盘大梁之间的搭铁线固定螺丝的松动、汽车底盘大梁至蓄电池负极搭铁线固定螺丝的松动、蓄电池端头的松动、蓄电池使用时间长差不多达到最终寿命时会出现极板与端头的松动脱落等，有这些故障的汽车在道路上行驶，在发电机处于高转速及大输出电流时突然遇到道路不平发生颠动时，都会出现发电机输出回路接触不良发生抛负载，电压调节器就会因承受不了连续快速的高电压脉冲的冲击而烧毁。烧毁的原因有三方面：一是选用开关管或电容的耐压不够高；二是有些关键部位选用的电阻功率太小；三是有些关键部位没有采取稳压措施或稳压措施不够完善所造成。

3、内搭铁式电压调节器的大功率开关管，采用场效应管的确有其优越性，按电流的方向，应采用P沟道型场效应管。但是，目前现阶段在电子产品市场上，大电流、高耐压、大功率N沟道型场效应管比较好采购，相反，同等参数的P沟道型场效应管一般难于找到，即使能找到价格都比N沟道型高得多。如果把内搭铁式电压调节器所采用的P沟道型场效应管直接改用N沟道型场效应管，在导通时，因负载端(S)源极的电位被垫高的原因，结果出现(G)栅极至(S)源极之间的开启电压不够，所以该管会因始终达不到完全饱和导通而发热烧毁。

4、多数此种电压调节器，在电门锁置于(IG)位置及汽车发动机处于静止状态时，发电机转子线圈就处于大电流他激励磁状态，所以缺欠理想的防倒流功能。有些此种电压调节器即使有防倒流功能，是采用在电压调节器里面在(IG)端接一个中功率开关管，然后再串接一个大功率限流电阻至(F)端所构成，其中的中功率开关管的控制极受(L)端的电压控制与充电指示灯同步工作。当电门锁置于(IG)位置及汽车发动机处于静止状态时，充电指示灯亮，蓄电池的电经电门锁(IG)→电压调节器(IG)端→中功率开关管→大功率限流电阻→电压调节器(F)端子→发电机励磁线圈→地(E)负极，形成回路进行倒放电，此时发电机处于他激励磁状态，大功率限流电阻在电路中起到限制蓄电池不至于耗电过大的作用，也即是使电压调节器具有防倒流功能，有此功能，能防止司机忘记关电门锁，长时间处于此状态下，可延长蓄电池的放电时间，不至于几个小时后蓄电池就不够电，汽车起动不了，另外对发电机也有好处，不至于使励磁线圈长时间处于大电流、强励磁、无散热风冷却的状态下因发热而烧坏。但是，在发电机不转动处于他激励磁状态时，该大功率限流电阻所损耗的功耗还是太大，不能再延长蓄电池的放电时间，最紧要的是，该大功率限流电阻在电压调节器里头所产生的温度态高，如果真的出现该种状态时间过长时，电压调节器长期处于加热状态，就有可能因过热而损坏。

5、电压调节器其中控制充电指示(L)端的功率开关管，多数是采用中功率NPN型三极管，此种电压调节器的(L)端只能控制充电指示灯工作；有些电压调节器，为了使发电机与起动机具有互锁控制功能，有的采用大功率NPN型达林顿管，也有的采用大功率N沟道型场效应管，用于控制充电指示灯工作并同时控制起动继电器工作。现有枝术的此种电压调节器，此部份电路都没设有防过流或防短路自我保护功能电路，在充电指示灯或起动继电器及其线路出现过电流或短路故障时，会即刻烧毁控制充电指示(L)端的功率开关管。

6、五线内搭铁式电压调节器是由(IG)线进行电压取样的，由于(IG)线的线路比较长，途中又经过电门锁开关、保险丝，又有汽车上的仪表等其它用电设备接在此条线上，由此会因线电阻过于大产生电压降问题，引起电压调节器的电压取样误差比较大，影响到发电机输出电压不够稳定，为了解决此问题，后来才出现六线内搭铁式电压调节器。六线式的多一条(B)电压取样专线，直接取样到发电机的输出端，因此发电机的输出电压相当稳定。但是，现有技术的此种电压调节器，在使用过程中如果(B)线发生断路时，电压调节器会因检测不到电压，引起大功率开关管失控处于饱和导通状态，此时发电机也就失控不断输出超高电压，由此造成的后果是不堪设想的。

发明内容

本实用新型的目的是要解决现有此种汽车发电机电压调节器所存在的不足，提供一种带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器。

本实用新型是通过如下技术方案解决的，带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，包括检测发电机输出电压端子B、电门正极端子IG、励磁线圈端子F、充电指示端子L、负极地端子E、发电机中性点端子N，其中电压调节器由端子F续流二极管(1)、端子F场效应功率开关管(2)、端子F电流取样电阻(3)、电压比较控制电路(4)、三正输入电流比较电路(5)、基准电流电路(6)、基准电压电路(7)、带中性点输入带开关控制电压取样电路(8)、方波脉冲震荡电路(9)、电荷泵升压电路(10)、串并联型双稳压储能电路(11)、发电机中性点三路分压电路(12)、端子L翻转基准电压电流电路(13)、端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)、端子L续流二极管(15)、端子L电流取样电阻(16)、端子L场效应功率开关管(17)、防倒流翻转开关管(18)、防倒流脉冲电流控制电路(19)、防断B线控制电路(20)，按电路组成，其特征在于：采用四个电压比较器为核心控制电路，其中一个电压比较器用于方波脉冲震荡电路(9)，一个用于端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)，一个用于电压比较控制电路(4)，另一个用于三正输入电流比较控制电路(5)，其中最后两个电压比较器的二个输出端OUT并联接到控制发电机励磁线圈电流的场效应管的栅极。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的串并联型双稳压储能电路(11)是由电阻R33和R34、稳压管W3和W5、三极管T5、电容C10和C11，按电路组成，其接在电门正极端子IG与负极地端子E之间，主要有两个作用：一是为方波脉冲震荡电路(9)和电荷泵升压电路(10)提供电源，另一个是起到高电位稳压作用。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的方波脉冲震荡电路(9)是由一个电压比较器、电阻R1、R2、R9、R16和R21、电容C3、三极管T3，按电路组成，其接在串并联型双稳压储能电路(11)的输出端与负极地端子E之间。所述的电荷泵升压电路(10)是由二极管D5和D6、电阻R23、电容C8，按电路组成，其中C8和R23的连接点同T3的发射极相连接，它的输入端与串并联型双稳压储能电路(11)的输出端相连接，输出端与电压比较控制电路(4)和三正输入电流比较控制电路(5)的电源端相连后，再连接到串并联型双稳压储能电路(11)的高电位稳压端。方波脉冲震荡电路(9)结合电荷泵升压电路(10)组成一个自举电压提升电路，所提升的高电压经串并联型双稳压储能电路(11)稳压，使电压比较器的VCC电源端电压及通过电阻R27作用在场效应管栅极电压比电门正极端子IG的电压提升一定幅度，使场效应管T8在导通时不受负载电位垫高的影响，从而达到场效应管T8在导通时能够完全饱和导通的目的。

所述的基准电流电路(6)，由电阻R25、R28和R30、电容C12、稳压管W4，按电路组成，其接在电门正极端子IG和负极地端子E之间，它的输出端与三正输入电流比较控制电路(5)内部的电阻R24相连接。所述的防断B线控制电路(20)，是由三极管T2、电阻R6和R10、电容C1、二极管D2和D3，按电路组成，其接在检测发电机输出电压端子B与三正输入电流比较控制电路(5)之间，它有一个控制端，与串并联型双稳压储能电路(11)的输出端相连接。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的基准电压电路(7)由电阻R13、稳压管W1，按电路组成，它的输出端与电压比较控制电路(4)内部的电压比较器IN+端相连接。所述的端子L电流取样电阻(16)即是电阻RJ，其接在负极地端子E与场效应管T4的源极S之间，用于检测流经端子L场效应功率开关管(17)的电流。所述的带中性点输入带开关控制电压取样电路(8)，是由电阻R3、R4、R7、R11和R12、三极管T1、电容C4，按电路组成，其接在检测发电机输出电压端子B与负极地端子E之间，它有一个控制端，通过电阻R11与串并联型双稳压储能电路(11)的输出端相连接；还有一个N点电压输入端，通过R4和发电机中性点三路分压电路(12)的二极管D1相连接，三极管T1的发射极即是它的输出端，与电压比较控制电路(4)内部电压比较器的IN-端相连接。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的端子F场效应功率开关管(2)即是T8，是N沟道型场效应管，其源极S连接于发电机励磁线圈端子F，栅极G与电压比较控制电路(4)和三正输入电流比较控制电路(5)内部电压比较器的两个输出端OUT相连，用于控制发电机励磁线圈电流的通断。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的端子F电流取样电阻(3)即是电阻RX，其接在电门正极端子IG与场效应管T8的漏极D之间，用于检测流经场效应功率开关管T8的电流。所述的端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)，是由一个电压比较器、电阻R19、R20和R22、电容C9、二极管D4，按电路组成，该电路有三路负输入端，一路与发电机中性点三路分压电路(12)内部的稳压管W2相连接，一路通过R20同场效应管T4的源极S相连接，另外一路通过电容C9与充电指示端子L相连接。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的三正输入电流比较控制电路(5)，是由一个电压比较器、电容C7和C13、电阻R24、R26、R27、R29和R31、二极管D9，按电路组成，其有三个正输入端，其中一端通过电容C13与励磁线圈端子F相连接，一端通过R31与场效应管T8的漏极D相连接，另外一端与防倒流脉冲电流控制电路(19)内部的三极管T6的集电极相连接。其中R27用于触发场效应管T8导通。

上述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，所述的发电机中性点三路分压电路(12)，是由电阻R5、R8、R14和R15、电容C2和C5、二极管D1、稳压管W2，按电路组成，其接在发电机中性点端子N与负极地端子E之间，作用是为防倒流翻转开关管(18)和三负输入电压电流比较控制电路(14)以及带中性点输入电压取样电路(8)提供发电机中性点电压。所述的防倒流翻转开关管(18)即是三极管T7，其作用是控制防倒流脉冲电流控制电路(19)的翻转。所述的防倒流脉冲电流控制电路(19)，是由二极管D8、三极管T6、电阻R32，电容C14，按电路组成，其中R32和场效应管T8的源极S相连，T6的基极与防倒流翻转开关管(18)T7的集电极相连接，D8与充电指示端子L相连接，C14与负极地端子E相连接。所述的端子L场效应功率开关管(17)即是T4，它的漏极D与充电指示端子L相连接，栅极与三负输入电压电流比较控制电路(14)内部的电压比较器的输出端OUT相连接，其作用是控制充电指示端子L电流的通断，此管可以用达林顿管或三极管代替。

与传统技术相比较，本实用新型的优点在于：

具有基本调节电压、端子F及端子L过电流保护、过电压保护、充电指示灯控制及起动机与发电机互锁工作、防倒流、防断B线保护、共有6种功能。同时采用N沟道型场效应管，具有结构简单、体积小、成本低、输出功率大、工作时不发热、性能稳定、温度系数极小、灵敏度及可靠性高等。

附图说明

图1为本实用新型的电路方框图；

图2为本实用新型的电路原理图；(图中虚线框内编号及元器件与图1相对应)

图3为本实用新型的应用原理图。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示：包括检测发电机输出电压端子B、电门正极端子IG、励磁线圈端子F、充电指示端子L、负极地端子E、发电机中性点端子N，其中电压调节器由端子F续流二极管(1)、端子F场效应功率开关管(2)、端子F电流取样电阻(3)、电压比较控制电路(4)、三正输入电流比较电路(5)、基准电流电路(6)、基准电压电路(7)、带中性点输入带开关控制电压取样电路(8)、方波脉冲震荡电路(9)、电荷泵升压电路(10)、串并联型双稳压储能电路(11)、发电机中性点三路分压电路(12)、端子L翻转基准电压电流电路(13)、端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)、端子L续流二极管(15)、端子L电流取样电阻(16)、端子L场效应功率开关管(17)、防倒流翻转开关管(18)、防倒流脉冲电流控制电路(19)、防断B线控制电路(20)，按电路组成。

其具体的实施方案是：利用电压比较器IN+与IN-两输入端之间电压差10mV左右输出端OUT就翻转的特点。在端子F场效应管T8(2)的(D)漏极与电门正极端子IG之间，串接一个低功耗端子F电流取样电阻RX(3)、并采用三正输入电流比较控制电路(5)、基准电流电路(6)。在电路正常状态下，由于基准电流电路中W4的稳压作用，及R30和R28的分压作用，通过R24，在三正输入电流比较控制电路中，A2的IN-端上已建立有负10mV左右的基准电流电压，流经场效应管T8及端子F电流取样电阻RX的电流不会超过额定值，在端子F电流取样电阻RX两端产生的压降小于10mV不能起动电压比较器A2，所以端子F场效应管T8继续导通。当电路不正常，在发电机励磁线圈出现逐渐性的匝间短路时，流经端子F场效应管及RX的电流会不断逐渐增大，电流增大至场效应管即将承受不起时，RX两端电压增大至大于10mV，通过R31及R26，使电压比较器A2的IN+端取样电流电压低于IN-端电流基准电压，里面的NPN三极管即刻导通，输出端OUT使T8的(G)栅极电压为零，场效应管T8即刻截止，从而达到端子F具有过流保护功能目的。如果此时电路仍然处于过电流状态，由于电容C13的充放电作用，场效应管T8就处于饱和导通时间极短，截止时间长的开关震荡状态，长时间里电压调节器不发热、不烧毁，当过电流故障排除后，又能自动地恢复到正常工作状态。

采用串并联型双稳压储能电路(11)，在发电机高转速及大输出电流状态下抛负载电路产生瞬时间高电压时，由于稳压管W3的稳压作用，使T5发射极的输出电压稳定不变，从而保证了方波脉冲震荡电路(9)，及电荷泵升压电路(10)的输入电压的稳定，由电荷泵升压电路所提升的略高电压，再由稳压管W3及W5的层叠稳压作用，使四电压比较器电源VCC端电压，及触发场效应管T8的(G)栅极的电阻R27的电流保持稳定不变；虽然电压比较器A2的IN+及IN-两输入端都经R24、R30及R26、R31接在IG端，但因为R24及R26的阻值比较大在电路中起衰减作用，所以整个电路不会因产生瞬时高电压而损坏。

采用N沟道型场效应管代替传统产品的P沟道型场效应管，解决P沟道型场效应管市场短缺价格高问题；利用其中一单元的电压比较器A1组成一个方波脉冲震荡电路(9)，结合电荷泵升压电路(10)，构成一个自举电压提升电路，使四电压比较器的VCC电源端电压，及通过电阻R27作用在场效应管T8的(G)栅极电压，比电门正极端子IG的电压垫高一定的幅度，使场效应管T8在导通时不受负载电位垫高的影响，从而达到场效应管T8在导通时能够完全饱和导通的目的。

利用发电机不转动时中性点没有输出电压，转动发电后中性点电压等于输出电压的1/2特点，采用发电机中性点三路分压电路(12)及防倒流翻转开关管T5(18)，并在励磁线圈端子F与充电指示端子L之间串接一个防倒流脉冲电流控制电路(19)。在电门锁置于IG位置及发电机未转动时，防倒流脉冲电流控制电路通过三正输入电流比较控制电路，使场效应管T8处于饱和导通时间短，截止时间长的开关震荡状态，从而达到具有防倒流功能及耗电少发热量低的目的。在发电机开始转动，转速不大于1000r/min情况下，发电机中性点三路分压电路通过防倒流翻转开关管T7，使防倒流脉冲电流控制电路停止工作，三正输入电流比较控制电路自动转为监视电流工作状态，场效应管T8转为导通，发电机即刻转为完全发电状态，充电指示灯灭。

利用电压比较器IN+与IN-两输入端之间电压差10mV左右输出端OUT就翻转的特点。在端子L场效应管T4(17)的(S)源极与负极地端子E之间，串接一个低功耗端子L电流取样电阻RJ(16)，采用端子L翻转基准电压电流电路(13)及端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)并利用基准电压电路(7)中的基准电压。在电路正常状态下，由于基准电压电路中W1的稳压作用，及端子L翻转基准电压电流电路中R17和R18的分压作用，在端子L三负输入电压电流比较控制电路中，A4的IN+端上已建立有10mV左右的端子L翻转基准电流电压，流经场效应管T4及端子L电流取样电阻RJ的电流不会超过额定值，在端子L电流取样电阻RJ两端产生的压降小于10mV不能起动电压比较器A4，所以端子L场效应管T4继续导通。当电路不正常，在充电指示灯线路发生短路或起动继电器的线圈出现逐渐性的匝间短路时，流经端子L场效应管及RJ的电流会不断逐渐增大，电流增大至场效应管即将承受不起时，RJ两端电压增大至大于10mV，通过R20使电压比较器A4的IN-端取样电流电压高于IN+端电流基准电压，里面的NPN三极管即刻导通，输出端OUT使T4的(G)栅极电压为零，场效应管T4即刻截止，从而达到端子L具有过流保护功能目的。如果此时电路仍然处于过电流状态，由于电容C9的充放电作用，端子L场效应管T4就处于饱和导通时间极短，截止时间长的开关震荡状态，长时间里电压调节器不发热、不烧毁，当端子L过电流故障排除后，又能自动地恢复到正常工作状态。

采用防断B线控制电路(20)，及利用三正输入电流比较控制电路，在B线发生断路故障时，防断B线控制电路通过三正输入电流比较控制电路，使端子F场效应管T8即刻转为截止，从而避免B线发生断路时出现发电机失控不断发电的危险。

工作原理：

先说明电路图中的四电压比较器各个单元作用：

A1单元用于方波脉冲震荡电路；

A2单元用于三正输入电流比较控制电路；

A3单元用于电压比较控制电路；

A4单元用于端子L三负输入电压电流比较控制电路。

由于此调节器的电压取样电路是由一条B线直接取样到发电机输出端，此线是长期带电进入调节器的，在司机把电门锁置于OFF关及ACC位置时，带中性点输入带开关控制电压取样电路内部开关管T1的基极没有编制电压，T1处于截止状态，所以调节器是完全没有功率损耗的。

1.防倒流工作原理：

当司机把电门锁置于IG位置时，蓄电池的电压→经电门锁IG→保险丝→调节器IG→R34(经W3及T5稳压)，此时T5稳压导通，向C11迅速充电，电压比较器A1结合R1、R2、R9、R16、R21、C3，得电开始震荡，震荡周期过程中，在A1内部NPN型三极管对地导通时，输出端OUT提供负的编制电压给T3的基极，T3对地导通，此时，有一电流经D5→C8→T3的发射极→集电器对地导通，此时C8已经得到完全充电；在A1内部NPN型三极管截止时，由于R21的上拉作用提供正的编制电压给T3的基极，迫使T3即时截止，由于R23的上拉作用，把已充在C8上的电经D6向上释放出来，如此反反复复高频震荡，自举电压提升电路就工作起来，受W5及W3的层叠稳压作用，所提升的电压比调节器IG端的电压，略高于场效应管的栅极开启电压。此时，由于四电压比较器VCC端已有适当的电压，通过R27给效应管T8(G)栅极提供开启电压，场效应管T8暂时饱和导通。另一路由IG→R22向场效应管T4(G)栅极提供编制电压，此时T4完全饱和经RJ对地E负极导通，调节器端子L为负编制，充电指示灯亮。

上面所说T8暂时导通，在导通的瞬间，调节器端子F电位升高，有一电流经R32向C14充电，到C14端电压达到1.4V左右时，三极管T6的基极有编制电压，所以T6导通。由于T6的导通及R29的下拉作用，电压比较器A2的IN+端电压低于IN-端的电压，A2里面的NPN型三极管对地导通，A2的输出端OUT使场效应管T8的(G)栅极电压即刻为零，T8转为截止。

由于T8的截止，调节器端子F受发电机励磁线圈的下拉作用，有一电流经RX→R31→R29→向C13进行充电，在充电过程中，由于R29的下拉作用，通过R26使A2的IN+端电压低于IN-端电压，内部NPN三极管对地导通，输出端OUT为负，所以场效应管T8还处于截止状态，此时刚才充在C14上的电经R32→调节器端子F→发电机励磁线圈→对地E负极，形成回路进行放电，在C14进行放电期间，T6的基极逐渐没有编制电压，所以T6又转为截止，到C13完全充完电后，R29没有电流经过，A2的IN+端电压高于IN-端的电压，里面的NPN三极管截止，所以输出端OUT即刻翻转。由于R27的作用，使场效应管T8的(G)栅极又有编制电压，T8又转为饱和导通，已充在C13上的电经→D9→RX→场效应管T8(D)漏极→(S)源极，形成回路进行放电。此时如果司机把电门锁还置于IG位置时，电路又重复以上过程。在此期间，场效应管T8就处于导通时间短，截止时间长的震荡开关状态，发电机的励磁线圈也就有断续的他激励磁电流流过，在转子磁爪上已产生有较弱的磁场，电路处于防倒流功能状态。

2.调节电压及充电指示灯控制原理：

当司机把电门锁置于ST起动位置时，由于上面已说端子L场效应管T4已对地导通，所以起动机继电器吸合，起动机开始工作，发动机及发电机转动，转子磁爪上的弱磁场切割定子三相线圈开始发电，发电机中性点N开始有电压输出，此电压经R5→R8→R14→R15分压，到电压升到一定幅度时，T7的基极有编制电压，所以T7导通。由于T7的导通，T6由原来震荡导通转为完全截止，此时防倒流功能电路即刻失效，随即T8也由原来震荡导通转为完全饱和导通，发电机开始完全发电。到发电机中性点N的输出电压再升高到一定幅度时，R8与R14的分压击穿W2，此时，电压比较器A4的IN-端电压高于IN+端电压，里面的NPN三极管对地导通，A4输出端OUT使场效应管T4(G)栅极电压即刻为零，所以T4截止，充电指示灯灭。此时如果司机把电门锁还置于ST起动位置，由于T4截止，起动继电器的线圈因无电流经过自动停止工作，所以起动机也即刻停止工作。有此功能可以防止起动机及发动机飞轮齿圈损坏。

在IG线有电时，经R13及W1的稳压作用，在电压比较器A3的IN+端已建立有基准电压，同时，通过R11给T1的基极提供有编制电压，T1己外于完全饱和导通。当发电机发电，输出电压达到最高额定电压时，带中性点输入带开关控制电压取样电路有二路输入，一路是发电机中性点电压，通过R5，D1，R4输入；另一路由B线引入通过R3→T1的集电极→发射极，两路汇总后经R7分压后提供取样电压输送至A3的IN-端。此时，由于A3的IN-端电压高于IN+端电压，A3里面的NPN三极管对地导通，A3输出端OUT使场效应管T8(G)栅极电压为零，所以场效应管T8转为截止，发电机励磁线圈无电流经过，暂时不发电。

由于T8的截止，调节器端子F受发电机励磁线圈的下拉作用，有一电流经RX→R31→R29→向C13进行充电，由于R29的下拉作用，通过R26使电压比较器A2的IN+端电压低于IN-端电压，里面的NPN三极管对地导通，A2输出端OUT使场效应管T8(G)栅极电压延时为零，所以场效应管T8还原为延时截止。此时发电机输出端电压已回落，电压比较器A3里面的NPN三极管已截止；到C13完全充完电后，R29无电流经过，电压比较器A2的IN+端电压又高于IN-端电压，里面的NPN三极管也截止。由于R27的作用，使场效应管T8(G)栅极又有编制电压，所以T8又转为导通。已充在C13上的电经→D9→RX→场效应管T8(D)漏极→(S)源极，形成回路进行放电。由于场效应管T8导通，发电机输出电压又重新上升。如此反反复复，调节器始终使发电机的输出电压保持稳定。

3.过电流保护工作原理：

3.1端子L过电流保护工作原理：

在起动机继电器线圈及充电指示灯线路完好状态下，由于R13和W1的稳压作用，再经R17和R18的分压及C6的作用，在电压比较器A4的IN+端上已建立有10mV左右的基准电流电压，流经电流取样电阻RJ及场效应管T4的电流不会超过额定值，在RJ两端产生的压降小于10mV，电压比较器A4不会翻转，所以在司机把电门锁置于IG或ST位置时，不会影响充电指示灯及起动机正常工作。

在起动机继电器线圈出现逐渐性的匝间短路、或充电指示灯线路出现短路故障时，电路转为以下工作状态：流经场效应管及RJ的电流会不断逐渐增大，电流增大至场效应管T4即将承受不起时，RJ两端电压达到大于10mV，通过R20使电压比较器A4的IN-取样电流电压高于IN+电流基准电压，里面的NPN三极管即刻导通，输出端OUT使T4的(G)栅极电压即刻为零，所以场效应管T4转为截止，由于T4截止，调节器端子L受继电器及充电指示灯的上拉作用电位突然上升，由于C9的充电及R19的推动作用，使A4的IN-端电压延时高于IN+端电压，使场效应管T4延时截止，当C9充完电后，A4的IN-端电压转为低于IN+端电压，里面NPN三极管由导通转为截止，此时，在R22的作用下，使场效应管T4又转为导通，已充在C9上的电，经场效应管T4(D)漏极→(S)源极→RJ→D4，形成回路进行放电，此时，电路如果仍然处于过电流状态，重复以上的过程，在此期间，场效应管T4是处于导通时间特短，截止时间比较长的震荡工作状态，长时间里电压调节器不发热、不烧毁，当端子L过电流故障排除后，又能自动地恢复到正常工作状态。

3.2端子F过电流保护工作原理：

在电路正常状态下，由于R25和W4的稳压作用，再经R28和R30的分压及C12的作用，通过R24在电压比较器A2的IN-端上已建立低于IG电源端电压10mV左右的基准电流电压，流经电流取样电阻RX及场效应管T8的电流不会超过额定值，在RX两端产生的压降小于10mV，所以RX不能起动电压比较器A2。在电压比较器A3起到调节电压作用翻转，使场效应管T8截止时，由于C13的充电及R29的下拉作用，通过R26才使电压比较器A2翻转极短时间，这样不会影响电路的正常工作。

当电路不正常，在发电机励磁线圈出现逐渐性的匝间短路时，流经场效应管及RX的电流会不断逐渐增大，电流增大至场效应管即将承受不起时，RX两端电压达到大于10mV，通过R31及R26，使电压比较器A2的IN+取样电流电压低于IN-电流基准电压，里面的NPN三极管即刻导通，输出端OUT使T8(G)栅极的电压即刻为零，所以场效应管T8原来导通转为截止，由于C13的充电及R29的下拉作用，经R26使IN+的电压延时低于IN-的电压，使场效应管T8延时截止，当C13充完电后，R29没有电流通过，A2的IN+电压转为高于IN-的电压，里面NPN三极管由导通转为截止，此时，在R27的作用下使场效应管T8又转为导通，已充在C13上的电经→D9→RX→场效应管T8(D)漏极→(S)源极，形成回路进行放电，此时，电路如果仍然处于过电流状态，重复以上的过程，在此期间，场效应管T8是处于导通时间特短，截止时间比较长的震荡工作状态，长时间里电压调节器不发热、不烧毁，当端子F过电流故障排除后，又能自动地恢复到正常工作状态。

4.过电压保护工作原理：

在发电机高转速大输出电流状态下抛负载，电路产生瞬时间高电压时，由于W3的稳压作用，T5发射极的输出端电压始终保持稳定不变，自举电压提升电路所提升的电压又受W5及W3的层叠稳压作用；虽然电压比较器A2的IN+及IN-两输入端都经R26、R31及R24、R30接在IG端，但因为R26及R24的阻值比较大在电路中起衰减作用，所以集成电路四电压比较器及场效应管T8(G)栅极不会因电路产生高电压而损坏。

5.防断B线保护工作原理：

在B线完好时，因为B线是长期带电的，在电门锁未接通IG线无电时，由于T1基极无编制电压及D2、D3的反向隔离导电作用，B线不会损耗蓄电池的电。在电门锁接通、IG线有电时，由于W3及T5的稳压作用，T5发射极的输出电压始终低于B线电压，也由于D2、D3的反向隔离导电作用，T2处于截止状态，对电路不会产生影响。

在B线出现断路故障时，由于T1已饱和导通及R3的下拉作用，通过R10、D2向T2基极提供编制电压，T2饱和导通，T2集电极处于低电位。由于D3、R29的下拉作用，通过R26使电压比较器A2的IN+端电压低于IN-端电压，里面的NPN型三极管对地导通，输出端OUT使场效应管T8的(G)栅极电压为零，场效应管T8处于截止状态。所以此时发电机不会发电，已起到防断B线保护作用。

Claims (9)

1、一种带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，包括检测发电机输出电压端子B、电门正极端子IG、励磁线圈端子F、充电指示端子L、负极地端子E、发电机中性点端子N，其特征在于：电压调节器由端子F续流二极管(1)、端子F场效应功率开关管(2)、端子F电流取样电阻(3)、电压比较控制电路(4)、三正输入电流比较电路(5)、基准电流电路(6)、基准电压电路(7)、带中性点输入带开关控制电压取样电路(8)、方波脉冲震荡电路(9)、电荷泵升压电路(10)、串并联型双稳压储能电路(11)、发电机中性点三路分压电路(12)、端子L翻转基准电压电流电路(13)、端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)、端子L续流二极管(15)、端子L电流取样电阻(16)、端子L场效应功率开关管(17)、防倒流翻转开关管(18)、防倒流脉冲电流控制电路(19)、防断B线控制电路(20)组成，采用四个电压比较器为核心控制电路，其中一个电压比较器用于方波脉冲震荡电路(9)，一个用于端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)，一个用于电压比较控制电路(4)，另一个用于三正输入电流比较控制电路(5)，其中最后两个电压比较器的二个输出端OUT并联接到控制发电机励磁线圈电流的场效应管的栅极。

2、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的串并联型双稳压储能电路(11)是由电阻R33和R34、稳压管W3和W5、三极管T5、电容C10和C11，按电路组成，其接在电门正极端子IG与负极地端子E之间，主要有两个作用：一是为方波脉冲震荡电路(9)和电荷泵升压电路(10)提供电源，另一个是起到高电位稳压作用。

3、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的方波脉冲震荡电路(9)是由一个电压比较器、电阻R1、R2、R9、R16和R21、电容C3、三极管T3，按电路组成，其接在串并联型双稳压储能电路(11)的输出端与负极地端子E之间。所述的电荷泵升压电路(10)是由二极管D5和D6、电阻R23、电容C8，按电路组成，其中C8和R23的连接点同T3的发射极相连接，它的输入端与串并联型双稳压储能电路(11)的输出端相连接，输出端与电压比较控制电路(4)和三正输入电流比较控制电路(5)的电源端相连后，再连接到串并联型双稳压储能电路(11)的高电位稳压端。方波脉冲震荡电路(9)结合电荷泵升压电路(10)组成一个自举电压提升电路，所提升的高电压经串并联型双稳压储能电路(11)稳压，使电压比较器的VCC电源端电压及通过电阻R27作用在场效应管栅极电压比电门正极端子IG的电压提升一定幅度，使场效应管T8在导通时不受负载电位垫高的影响，从而达到场效应管T8在导通时能够完全饱和导通的目的。

4、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的基准电流电路(6)，由电阻R25、R28和R30、电容C12、稳压管W4，按电路组成，其接在电门正极端子IG和负极地端子E之间，它的输出端与三正输入电流比较控制电路(5)内部的电阻R24相连接。所述的防断B线控制电路(20)，是由三极管T2、电阻R6和R10、电容C1、二极管D2和D3，按电路组成，其接在检测发电机输出电压端子B与三正输入电流比较控制电路(5)之间，它有一个控制端，与串并联型双稳压储能电路(11)的输出端相连接。

5、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的基准电压电路(7)由电阻R13、稳压管W1，按电路组成，它的输出端与电压比较控制电路(4)内部的电压比较器IN+端相连接。所述的端子L电流取样电阻(16)即是电阻RJ，其接在负极地端子E与场效应管T4的源极S之间，用于检测流经端子L场效应功率开关管(17)的电流。所述的带中性点输入带开关控制电压取样电路(8)，是由电阻R3、R4、R7、R11和R12、三极管T1、电容C4，按电路组成，其接在检测发电机输出电压端子B与负极地端子E之间，它有一个控制端，通过电阻R11与串并联型双稳压储能电路(11)的输出端相连接；还有一个N点电压输入端，通过R4和发电机中性点三路分压电路(12)的二极管D1相连接，三极管T1的发射极即是它的输出端，与电压比较控制电路(4)内部电压比较器的IN-端相连接。

6、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的端子F场效应功率开关管(2)即是T8，是N沟道型场效应管，其源极S连接于发电机励磁线圈端子F，栅极G与电压比较控制电路(4)和三正输入电流比较控制电路(5)内部电压比较器的两个输出端OUT相连，用于控制发电机励磁线圈电流的通断。

7、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的端子F电流取样电阻(3)即是电阻RX，其接在电门正极端子IG与场效应管T8的漏极D之间，用于检测流经场效应功率开关管T8的电流。所述的端子L三负输入电压电流比较控制电路(14)，是由一个电压比较器、电阻R19、R20和R22、电容C9、二极管D4，按电路组成，该电路有三路负输入端，一路与发电机中性点三路分压电路(12)内部的稳压管W2相连接，一路通过R20同场效应管T4的源极S相连接，另外一路通过电容C9与充电指示端子L相连接。

8、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的三正输入电流比较控制电路(5)，是由一个电压比较器、电容C7和C13、电阻R24、R26、R27、R29和R31、二极管D9，按电路组成，其有三个正输入端，其中一端通过电容C13与励磁线圈端子F相连接，一端通过R31与场效应管T8的漏极D相连接，另外一端与防倒流脉冲电流控制电路(19)内部的三极管T6的集电极相连接。其中R27用于触发场效应管T8导通。

9、根据权利要求1所述的带过流过压保护低功耗六线内搭铁电压调节器，其特征在于：所述的发电机中性点三路分压电路(12)，是由电阻R5、R8、R14和R15、电容C2和C5、二极管D1、稳压管W2，按电路组成，其接在发电机中性点端子N与负极地端子E之间，作用是为防倒流翻转开关管(18)和三负输入电压电流比较控制电路(14)以及带中性点输入电压取样电路(8)提供发电机中性点电压。所述的防倒流翻转开关管(18)即是三极管T7，其作用是控制防倒流脉冲电流控制电路(19)的翻转。所述的防倒流脉冲电流控制电路(19)，是由二极管D8、三极管T6、电阻R32，电容C14，按电路组成，其中R32和场效应管T8的源极S相连，T6的基极与防倒流翻转开关管(18)T7的集电极相连接，D8与充电指示端子L相连接，C14与负极地端子E相连接。所述的端子L场效应功率开关管(17)即是T4，它的漏极D与充电指示端子L相连接，栅极与三负输入电压电流比较控制电路(14)内部的电压比较器的输出端OUT相连接，其作用是控制充电指示端子L电流的通断，此管可以用达林顿管或三极管代替。

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