DE19755653C2 - Schaltung eines Kraftfahrzeug-Generators zum Aufladen einer Batterie - Google Patents
Schaltung eines Kraftfahrzeug-Generators zum Aufladen einer BatterieInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03K17/16—Modifications for eliminating interference voltages or currents
- H03K17/161—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches
- H03K17/162—Modifications for eliminating interference voltages or currents in field-effect transistor switches without feedback from the output circuit to the control circuit
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung
eines Kraftfahrzeug-Generators zum Aufladen einer Batterie,
die mehrere Verbraucher, einschließlich eines Radioempfän
gers, speist.
Strom wird an eine Feldwicklung eines Generators in einem
Fahrzeug abgegeben, und die Stromstärke wird beispielsweise
durch einen MOS-Leistungstransistor gesteuert. Zur Zeit der
Steuerung der Stromstärke, die an eine Feldwicklung eines
Generators für ein Kraftfahrzeug abgegeben wird, entsteht
das Problem, daß Rauschen im Radio erzeugt wird.
Als ein Beispiel einer Vorrichtung mit einer Einrichtung
zum Unterdrücken von Rauschen im Radio ist ein Spannungs
regler in JP-A-64-20000 offenbart. Bei dem in JP-A-64-20000
offenbarten Spannungsregler wird zum Unterdrücken des Rau
schens im Radio der Strom, der durch eine Feldwicklung
fließt, derart geregelt, daß die Stromstärke, die in die
Feldwicklung zur Zeit des Schaltens fließt, einer Regelung
unterworfen wird, so daß die Größe der Änderung des Feld
stroms einen konstanten Wert nicht überschreitet.
Da jedoch der Spannungsregler nach JP-A-64-20000 die Rege
lung in bezug auf einen Strom durchführt, der in die Feld
wicklung fließt, erfordert der Spannungsregler kostspielige
Bauteile wie z. B. einen Stromerfassungsschaltkreis zum Erfassen
des Feldstroms, einen Operationsverstärker, usw.
Dementsprechend besteht bei dem Spannungsregler das Pro
blem, daß sein Aufbau kompliziert und seine Kosten hoch
sind.
Die DE 40 13 997 A1 beschreibt eine Gleichstrom-Steuer
schaltung zum Ein- und Ausschalten des Stromflusses in ei
nem induktivitätsbehafteten Laststromkreis. Das Schalten
erfolgt über einen Transistor, dessen Gate-Source-Spannung
beim Einschalten langsam gesteigert wird, um einer Frei
laufdiode genügend Zeit zum Sperren zu geben. Dies wird mit
einer Begrenzung des Steuerstroms erreicht. Es findet sich
hier keine Anregung, die Treiberausgangsspannung rampenför
mig ansteigen zu lassen.
Aus der DE 40 34 845 A1 ist zwar eine rampenförmige Gatean
steuerung eines Transistors zum getakteten Einschalten von
induktiven Verbrauchern in Kraftfahrzeugen bekannt, hier
treten jedoch keine Kurzschlußprobleme auf, die im Zusam
menhang mit einer Freilaufdiode stehen. Die Dimensionierung
der rampenförmigen Ansteuerung steht hier in engem Zusam
menhang mit der Periodendauer des hier verwendeten Taktsi
gnals.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schal
tung eines Kraftfahrzeug-Generators zum Aufladen einer Bat
terie zu schaffen, mit der die Erzeugung von Rauschen im
Radio, etc., bei einfacher Konfiguration und geringen Ko
sten vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.
In dem Unteranspruch ist eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung gekennzeichnet.
Die vorliegende Erfindung hat bei der genannten Konfigura
tion den folgenden technischen Vorteil. Der Funktionsgene
ratorschaltkreis dient dazu, den MOS-Leistungstransistor
aus dem vollständig ausgeschalteten Zustand in den voll
ständig eingeschalteten Zustand mit einer Zeitdauer umzu
schalten, die größer als die Sperrverzögerungszeit τrr der
Diode ist. Dementsprechend fließt nur ein kleiner Sperr
strom durch die Diode, und so wird verhindert, daß der
Kurzschlußstrom durch die Batterie, die Diode und den MOS-
Leistungstransistor fließt. In diesem Fall kann der Funkti
onsgeneratorschaltkreis ein einfacher Schaltkreis mit Tran
sistoren, einem Kondensator etc. sein.
Dementsprechend ist es möglich, eine Treibervorrichtung für
den MOS-Transistor herzustellen, welche sich zum Unterdrüc
ken der Erzeugung von Rauschen im Radio etc. bei einfachem
Aufbau und niedrigen Kosten eignet.
Der Funktionsgeneratorschaltkreis legt die Spannung mit ei
ner Zeitfunktion, die mit der Zeit rampenförmig ansteigt,
an den MOS-Transistor an, um damit den MOS-Transistor aus
dem vollständig ausgeschalteten Zustand in den vollständig
eingeschalteten Zustand überzuführen, wobei die Zeitdauer
länger als die Sperrverzögerungszeit der Diode ist.
Vorzugsweise umfaßt der Funktionsgeneratorschaltkreis einen
Kondensator, einen Lade-/Entlade-Schaltkreis zum Aufladen
und Entladen eines Kondensators synchron mit den Signalen
für das An- und Ausschalten des MOS-Transistors und einen
Verstärker zum Ausgeben einer Spannung entsprechend einer
Spannung des Kondensators.
Fig. 1 ist ein schematischer Schaltplan einer Schaltung
eines Kraftfahrzeug-Generators gemäß einer Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Schaltplan eines Funktionsgeneratorschalt
kreises in Fig. 1;
Fig. 3A, 3B und 3C sind Diagramme, die den Signalverlauf
von Signalen in dem Funktionsgeneratorschaltkreis
in Fig. 2 darstellen;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das den Stromverlauf bei einer
Diode in Fig. 1 darstellt; und
Fig. 5 ist ein Diagramm, das die Stärke des Rauschens im
Radio zeigt, das in dem Spannungsregler für einen
Generator eines Kraftfahrzeugs gemäß der Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung und gemäß dem
Stand der Technik erzeugt wird.
Eine Schaltung eines Kraftfahrzeug-Generators gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgen
den mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 ist ein schematisches Schaltbild der Schaltung eines
Kraftfahrzeug-Generators gemäß einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 umfaßt der Generator 1 für ein Kraftfahrzeug
Dreiphasen-Ankerwicklungen 10a, 10b, 10c und einen Gleich
richter 11 zum Umwandeln eines Wechselstroms (AC) von den
Dreiphasen-Ankerwicklungen 10a, 10b, 10c in einen Gleich
strom (DC). Außerdem umfaßt der Generator 1 eine Feldwicklung
12, die einer Drehkraft eines (nicht dargestellten)
Fahrzeugmotors unterworfen ist und die die Dreiphasen-
Ankerwicklungen 10a, 10b, 10c mit magnetischem Fluß ver
sorgt, und einen Spannungsregler 13 zum Steuern eines Feld
stromes, der in die Feldwicklung 12 fließt.
Der Spannungsregler 13 umfaßt eine Diode 14, die parallel
zu der Feldwicklung 12 geschaltet ist und deren Kathode mit
dem Gleichrichter 11 und einem Ausgangsanschluß B verbunden
ist, einen MOS-Leistungstransistor 15, der in Reihe mit dem
Parallelkreis der Feldwicklung 12 und der Diode 14 geschal
tet ist, einen Funktionsgeneratorschaltkreis 16 zum Treiben
des Gates des MOS-Leistungstransistors 15 und einen Ver
gleicher 17 zum Ausgeben eines Ausgangssignals an den Ein
gangsanschluß des Funktionsgeneratorschaltkreises 16. Die
Anode der Diode 14 wird mit dem Drain des MOS-Leistungs
transistors 15 verbunden, dessen Source auf Masse liegt.
Der Spannungsregler 13 umfaßt außerdem eine Referenzspan
nungsquelle 18, deren Anode mit dem positiven Eingangsan
schluß des Vergleichers 17 verbunden ist und dessen Kathode
auf Masse liegt, einen Widerstand 19a eines Spannungstei
lers, dessen einer Anschluß mit dem negativen Eingangsan
schluß des Vergleichers 17 und dessen anderer Anschluß mit
einem Spannungserfassungsanschluß S verbunden ist, und ei
nen Widerstand 19b des Spannungsteilers, dessen einer An
schluß mit dem negativen Eingangsanschluß des Vergleichers
17 und dessen anderer Anschluß mit der Kathode der Refe
renzspannungsquelle 18 verbunden ist.
Der genannte Vergleicher 17, die Referenzspannungsquelle
18, der Widerstand 19a und der Widerstand 19b bilden einen
Treiberschaltkreis zum Treiben des Gates des MOS-Leistungs
transistors 15.
Der Ausgangsanschluß B des Generators 1 ist mit der Anoden
seite einer Batterie 2 und außerdem mit den elektrischen
Einheiten 4a, 4b, 4c verbunden, die in einem Kraftfahrzeug
über Schalter 3a, 3b, 3c angeschlossen sind. Die elektri
schen Einheiten 4a bis 4c sind elektrische Geräte, die in
einem Kraftfahrzeug eingebaut sind, wie etwa Licht, Wi
scher, Klimaanlage oder dergleichen. Ein Radioempfänger
wird mit elektrischer Leistung von der Batterie 2 über ei
nen Schalter 5 versorgt und erhält hochfrequente Radiosi
gnale über eine Antenne 7. Der Spannungserfassungsanschluß
S wird mit der Anodenseite der Batterie 2 verbunden. Die
Kathodenseiten der Batterie 2 liegt auf Masse.
Wenn ein Kraftfahrzeugmotor läuft, erfaßt bei dem genannten
Aufbau der Spannungsregler 13 die Spannung der Batterie 2
und führt eine Regelung durch.
Genauer gesagt wird, wenn die Spannung der Batterie 2 nied
rig ist, die Spannung bei dem Spannungsteilerabschnitt zwi
schen den Widerständen 19a und 19b, die als Spannungsteiler
dienen, niedriger als die Spannung der Referenzspannungs
quelle 18. In diesem Fall nimmt das Ausgangssignal des Ver
gleichers 17, d. h. ein Treibersignal, einen hohen Pegel an,
so daß der Funktionsgeneratorschaltkreis 16 die Spannung
erhöht, die an dem Gate des MOS-Leistungstransistors 15 an
liegt, so daß der MOS-Leistungstransistor 15 eingeschaltet
wird.
Wenn der MOS-Leistungstransistors 15 eingeschaltet ist,
steigt der Feldstrom, der durch die Feldwicklung 12 fließt,
und damit steigt auch die Spannung, die in den Ankerwick
lungen 10a bis 10c erzeugt wird. Folglich steigt die Span
nung, die an der Batterie 2 durch den Gleichrichter 11 über
den Anschluß B anliegt.
Wenn dagegen die Spannung der Batterie 2 hoch ist, wird die
Spannung bei dem Spannungsteilerabschnitt zwischen den Wi
derständen 19a und 19b größer als die Spannung der Refe
renzspannungsquelle 18. In diesem Fall nimmt das Ausgangs
signal des Vergleichers 17 einen niedrigen Pegel an, so daß
der Funktionsgeneratorschaltkreis 16 die Spannung absenkt,
die an dem Gate des MOS-Leistungstransistors 15 anliegt, so
daß der MOS-Leistungstransistor 15 abgeschaltet wird. Wenn
der MOS-Leistungstransistor 15 abgeschaltet ist, wird der
Feldstrom, der durch die Feldwicklung 12 fließt, durch die
Diode 14 abgeschwächt, und so sinkt die Spannung, die in
den Ankerwicklungen 10a bis 10c erzeugt wird. Folglich
sinkt die Spannung der Batterie 2.
Die obengenannten Schritte werden wiederholt, um so die
Ausgangsspannung der Batterie 2 auf einen konstanten Wert
einzustellen.
Fig. 2 ist ein Schaltplan des Funktionsgeneratorschaltkrei
ses 16. Der Funktionsgeneratorschaltkreis 16 gibt ein ver
zögertes Signal G0 in Abhängigkeit von einer hohen/niedri
gen Befehlseingabe G1 aus. Das Signal G0 ist ein rampenför
miges Signal.
In Fig. 2 bezeichnet die Bezugsziffer 201 ein NICHT-Gatter
und 202 ein Zwischengatter. Die Befehlseingabe G1 wird an
das NICHT-Gatter 201 und das Zwischengatter 202 weiterge
leitet. Das Bezugszeichen 203 bezeichnet einen Schalter,
der geschlossen ist, wenn der Ausgang des NICHT-Gatters 201
sich auf einem hohen Niveau befindet, und 207 bezeichnet
einen Schalter, der geschlossen ist, wenn der Ausgang des
Zwischengatters 202 sich auf einem hohen Niveau befindet.
Bezugszeichen 204, 206, 210, 212 bezeichnen jeweils eine
Konstantstromquelle, 205, 209, 211 bezeichnen jeweils einen
PNP-Transistor, 213 bezeichnet einen NPN-Transistor, 208
bezeichnet einen Kondensator und 214 bezeichnet einen Wi
derstand.
Ein Anschluß des Schalters 203 liegt über die Konstant
stromquellen 204, 206 und den Schalter 207 auf Masse. Der
andere Anschluß des Schalters 203 ist mit dem Emitter des
Transistors 205, dem Emitter des Transistors 209, der Kon
stantstromquelle 212 und dem Kollektor des Transistors 213
verbunden. Der Kollektor des Transistors 205 wird mit den
Konstantstromquellen 204, 206, der Basis der Transistoren
205, 209 und einem Anschluß des Kondensators 208 verbunden.
Der andere Anschluß des Kondensators 208 ist mit dem Kol
lektor des Transistors 209 und der Basis des Transistors
211 verbunden und darüber hinaus über die Konstantstrom
quelle 210 auf Masse gelegt. Der Emitter des Transistors
211 ist mit der Konstantstromquelle 212 und der Basis des
Transistors 213 verbunden. Der. Kollektor des Transistors
211 liegt auf Masse. Der Emitter des Transistors 211 liegt
auf Masse. Der Emitter des Transistors 213 ist mit dem Aus
gangsanschluß des Ausgangssignals G0 verbunden und über den
Widerstand 214 auf Masse gelegt.
Mit anderen Worten, der Funktionsgeneratorschaltkreis 16 in
Fig. 2 beinhaltet den Kondensator 208, einen Lade-/Entlade-
Schaltkreis (d. h. das NICHT-Gatter 201, das Zwischengatter
202, die Schalter 203, 107, die Konstantstromquellen 204,
206, 210 und die Transistoren 205, 209) zum Aufladen des
Kondensators 16 mit elektrischer Ladung und zum Entladen
elektrischer Ladung daraus synchron zu dem Signal G1 für
das Ein- und Ausschalten des MOS-Transistors 15, und einen
Verstärker (d. h. die Konstantstromquelle 212, die Transi
storen 211, 213 und den Widerstand 214) zum Ausgeben einer
Spannung entsprechend der Spannung des Kondensators 208.
In dem Funktionsgeneratorschaltkreis 16 in Fig. 2 wird,
wenn die Befehlseingabe G1 sich auf einem niedrigen Niveau
befindet, der Ausgang des NICHT-Gatters 201 auf ein hohes
Niveau gehoben, und der Ausgang des Zwischengatters 202
wird dadurch auf ein niedriges Niveau abgesenkt, so daß der
Schalter 203 ein- und der Schalter 207 ausgeschaltet wird.
In diesem Fall fließt kein Strom durch einen der PNP-
Transistoren 205 und 209, da sie in Sperrichtung gepolt
sind, so daß Strom durch die Konstantstromquelle 204, den
Kondensator 208 und die Konstantstromquelle 210 fließt, so
daß der Kondensator 208 aufgeladen wird. Wenn der Kondensa
tor 208 aufgeladen ist, sinkt die Spannung auf der Nied
rigspannungsseite am Anschluß des Kondensators 208, d. h.
die Kollektorspannung des Transistors 209 wird auf Masse
gezogen.
Wenn dagegen die Befehlseingabe G1 sich auf einem hohen Ni
veau befindet, wird der Ausgang des NICHT-Gatters 201 auf
ein niedriges Niveau gesenkt, und der Ausgang des Zwischen
gatters 202 wird auf ein hohes Niveau gehoben, so daß der
Schalter 203 aus- und der Schalter 207 eingeschaltet wird.
In diesem Fall fließt ein Strom durch den PNP-Transistor
205, der gleich dem durch die Konstantstromquelle 206 flie
ßenden ist.
Dementsprechend beginnt der Kondensator 208 mit dem Entla
den elektrischer Ladung, die darin gespeichert ist. Die
Spannung auf der Hochspannungsseite am Anschluß des Konden
sators 208 (d. h. dem Verbindungspunkt mit der Basis des
Transistors 209) ist konstant bei etwa 4,3 Volt, was um die
Emitterbasisspannung des Transistors 209 (konstanter Wert
von etwa 0,7 Volt) niedriger als die Schaltkreisleistungs
quellenspannung VCC (5,0 Volt) ist, während die Spannung
der Niedrigspannungsseite am Anschluß des Kondensators 208
(d. h. die Kollektorspannung des Transistors 209) im Verlauf
der Zeit steigt.
In diesem Fall ist der Strom, der in den Kondensator 208
fließt, gleich dem Basisstrom des Transistors 209, wie sich
aus der folgenden Gleichung (1) ergibt:
I(208) = I210/hFE (1)
Hierbei ist I(208) der Strom, der in den Kondensator 208
fließt, I210 der Strom der Konstantstromquelle 210 und hFE
der Stromverstärkungsfaktor des Transistors 209.
Für gewöhnlich kann die Spannung eines Kondensators als In
tegrationswert des Stroms dargestellt werden, der in den
Kondensator fließt, so daß die Spannung auf der Niedrig
spannungsseite am Anschluß des Kondensators 208, d. h. die
Kollektorspannung des Transistors 209, mit einem konstanten
Verhältnis steigt.
Die Fig. 3A, 3B und 3C zeigen die Spannung bei verschiede
nen Signalen in dem Funktionsgeneratorschaltkreis in Fig.
2. Fig. 3A zeigt den Spannungsverlauf des Eingangssignals
G1, und Fig. 3B zeigt den Kollektorspannungsverlauf des
Transistors 209 in Abhängigkeit von dem Eingangssignal G1.
Bei diesem Beispiel ist die Anstiegszeit der Kollektorspan
nung des Transistors 209 auf 40 µs gesetzt. Wie in Fig. 2
gezeigt, bilden die Transistoren 211 und 213 einen Emitter
folger-Schaltkreis, der die Spannung, die gleich der Kol
lektorspannung des Transistors 209 ist, an den Ausgangsan
schluß für das Ausgangssignal G0 ausgibt. Dementsprechend
steigt das Ausgangssignal G0 wie die Kollektorspannung des
Transistors 209, was in Fig. 3C dargestellt ist.
Fig. 4 zeigt den Stromverlauf der Diode 14, wenn eine Si
nusspannung daran anliegt. Allgemein hat eine Diode die Ei
genschaft, daß durch sie für kurze Zeit ein Strom fließt,
wenn eine Sperrspannung anliegt. Eine solche Zeitdauer wird
Sperrverzögerungszeit (τrr) genannt. Die Sperrverzögerungs
zeit (τrr) liegt im allgemeinen im Bereich von etwa 1 µs
bis 10 µs. Der Vorwärtsstrom fließt durch die Diode 14,
während der MOS-Leistungstransistor 15 ausgeschaltet ist,
wogegen der MOS-Leistungstransistor 15 sich nicht in einem
vollständig eingeschalteten Zustand befindet, bevor nicht
wenigstens die Sperrverzögerungszeit τrr abgelaufen ist,
nachdem der MOS-Leistungstransistor 15 eingeschaltet ist,
um so die Diode 14 in Sperrspannung zu polen.
Wenn der MOS-Leistungstransistor 15 während der Sperrverzö
gerungszeit τrr eingeschaltet wird, fließt ein Kurzschluß
strom durch die Batterie 2, die Diode 14 und den MOS-
Leistungstransistor 15. Da die interne Impedanz der Batte
rie 2 niedrig ist, wird der Kurzschlußstrom einen Wert im
Bereich von etwa 50 A bis 100 A annehmen. Es fließt ein au
ßerordentlich großer Strom durch die Drahtverbindung der
Batterie 2, wenn auch nur für einen kurzen Moment, so daß
elektromagnetische Wellen in der Drahtverbindung erzeugt
werden und dann den Radioempfänger 6 über die Antenne 7 als
Rauschen stören.
Obgleich eine Diode (die Diode 14 in diesem Beispiel) par
allel zu der Feldwicklung 12 geschaltet ist, um die Erzeu
gung von Überschwingerspannung in der Feldwicklung 12 zu
verhindern, heißt das, daß Radiowellenrauschen aufgrund der
Sperrverzögerungseigenschaften der Diode 14 erzeugt wird.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefun
den, daß das Rauschen im Radio effektiv reduziert werden
kann, wenn die Zeitdauer, die bei dem MOS-Leistungstransi
stor 15 erforderlich ist, um ihn aus dem vollständig ausge
schalteten Zustand in den vollständig eingeschalteten Zu
stand zu bringen, länger als die Sperrverzögerungszeit τrr
der Diode 14 gemacht wird.
Mit anderen Worten, wenn der MOS-Leistungstransistor 15 so
eingestellt ist, daß er aus dem vollständig ausgeschalteten
Zustand in den vollständig eingeschalteten Zustand überge
führt wird, d. h. der Drain-Strom des MOS-Leistungstransi
stors 15 rampenförmig von 0 Ampere auf einen konstanten
Stromwert steigt (z. B. 2 Ampere), wobei die Zeitdauer län
ger als die Sperrverzögerungszeit τrr der Diode 14 ist,
fließt nur ein kleiner Sperrstrom durch die Diode 14.
In diesem Fall wird verhindert, daß der Kurzschlußstrom
durch die Batterie 2, die Diode 14 und den MOS-Leistungs
transistor 15 fließt, und damit wird verhindert, daß Rau
schen den Radioempfänger 6 stört.
Mit Experimenten etc. konnte gezeigt werden, daß zum Stei
gern des Drain-Stroms des MOS-Leistungstransistors 15 mit
Rampenform von 0 Ampere auf den konstanten Stromwert (z. B.
2 Ampere) bei einer Zeitdauer, die länger als die Sperrver
zögerungszeit τrr der Diode ist, es notwendig ist, die
Zeitdauer, die zum Schalten des MOS-Leistungstransistors 15
aus dem vollständig ausgeschalteten Zustand in den voll
ständig eingeschalteten Zustand erforderlich ist, deutlich
länger als die Sperrverzögerungszeit τrr zu machen.
Wenn z. B. die Sperrverzögerungszeit τrr der Diode 14 wie
oben beschrieben im Bereich von 1 µs bis 10 µs liegt, kann
Rauschen verhindert werden, solange die Gatespannung des
MOS-Leistungstransistors 15 (d. h. die Kollektorspannung des
Transistors 209) in Rampenform von 0 Volt auf 5 Volt mit
einer Zeitdauer von z. B. 40 µs ansteigt.
Hierzu kann als Diode 14 auch eine Diode mit einer Sperr
verzögerungszeit von 0,2 µs verwendet werden.
Im folgenden werden experimentelle Beispiele der Einschalt
zeitdauern der Gatespannung des MOS-Transistors 15 erläutert,
die für die effektive Reduzierung des Rauschpegels
bei dem Stand der Technik nötig sind, wo der MOS-Lei
stungstransistor 15 nicht so eingestellt ist, daß seine Ga
tespannung rampenförmig steigt, wobei bei den jeweiligen
Fällen die Sperrverzögerungszeit τrr der Diode 14 0,2 µs
und 2,0 µs beträgt. In diesen Fällen ist die Einschaltzeit
dauer zum Ansteigenlassen der Gatespannung des MOS-Lei
stungstransistors 15 von 0 auf 15 Volt so, daß der Rausch
pegel auf -20 dBµ beim Stand der Technik bei der Frequenz
von 600 kHz reduziert ist.
Der Rauschpegel wurde auf -20 dBµ beim Stand der Technik
herabgedrückt, wenn die Einschaltzeitdauer der Gatespannung
des MOS-Leistungstransistors 15 70 µs für den Fall war, in
dem die Sperrverzögerungszeit τrr der Diode 14 die Dauer
von 0,2 µs hatte. Der Rauschpegel wurde ebenso auf -20 dBµ
beim Stand der Technik herabgedrückt, wenn die Einschalt
zeitdauer der Gatespannung des MOS-Leistungstransistors 15
die Dauer von 400 µs für den Fall hatte, daß die Sperrver
zögerungszeit τrr der Diode 14 die Dauer von 2,0 µs betrug.
Die Zeitdauer, die erforderlich ist, um den MOS-Leistungs
transistor 15 aus dem vollständig ausgeschalteten Zustand
in den vollständig eingeschalteten Zustand umzuschalten,
war 15 µs, wenn die Sperrverzögerungszeit τrr der Diode 14
die Dauer von 0,2 µs hatte, und die Einschaltzeitdauer der
Gatespannung des MOS-Leistungstransistors 15 betrug 17 µs.
Außerdem betrug die Zeitdauer, die notwendig ist, um den
MOS-Leistungstransistor 15 aus dem vollständig ausgeschal
teten Zustand in den vollständig eingeschalteten Zustand
umzuschalten, 50 µs, wenn die Sperrverzögerungszeit τrr der
Diode 14 2,0 µs beträgt, und die Einschaltzeitdauer der Ga
tespannung des MOS-Leistungstransistors 15 betrug 400 µs.
Fig. 5 ist eine graphische Darstellung zum Vergleichen der
Pegel vom Rauschen im Radio, das von dem Spannungsregler
eines Generators eines Kraftfahrzeugs gemäß der Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung und nach dem Stand der
Technik herrührt. Diese graphische Darstellung zeigt ein
Beispiel, bei dem die Drehzahl des Generators 300 U/min (5 Hz)
und der Ausgangsstrom von dem Generator 20 Ampere be
trug.
Wie sich aus Fig. 5 ergibt, wird der Rauschpegel im Radio
bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (gestri
chelte Linie A) auf -20 dBµ oder weiter im Vergleich zu dem
Rauschen im Radio nach dem Stand der Technik (durchgezogene
Linie B) im Frequenzbereich von bis zu 500 kHz oder mehr
reduziert.
Wie oben beschrieben dient gemäß der Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung der Funktionsgeneratorschaltkreis 16
dazu, den Drain-Strom des MOS-Leistungstransistors 15 in
Rampenform von 0 Ampere auf den konstanten Stromwert anzu
heben, um so den MOS-Leistungstransistor 15 aus dem voll
ständig ausgeschalteten Zustand in den vollständig einge
schalteten Zustand zu überführen, wobei eine Zeitdauer von
mehr als der Sperrverzögerungszeit τrr der Diode 14 vorge
sehen ist. Dementsprechend fließt nur ein kleiner Sperr
strom durch die Diode 14, und so wird verhindert, daß der
Kurzschlußstrom durch die Batterie 2, die Diode 14 und den
MOS-Leistungstransistor 15 fließt, und damit kann die Ent
stehung von Schaltrauschen, d. h. Rauschen in dem Radioemp
fänger 6, verhindert werden.
Da der Funktionsgeneratorschaltkreis 16 ein einfacher
Schaltkreis mit Transistoren, einem Kondensator etc. sein
kann, ist es in diesem Fall möglich, eine Treibervorrich
tung für den MOS-Transistor herzustellen, welche sich dazu
eignet, die Entstehung von Rauschen im Radio etc. bei ein
fachem Aufbau und niedrigen Kosten zu unterdrücken.
Obgleich sich die Erläuterungen auf den Fall bezogen, in
dem die vorliegende Erfindung auf einen Spannungsregler für
einen Generator eines Kraftfahrzeugs angewendet wird, kann
die vorliegende Erfindung auch auf andere Vorrichtungen wie
eine Treibervorrichtung für einen MOS-Transistor, welcher
einen Strom steuert, der in eine Feldwicklung fließt, die
zur Steuerung der Drehung eines Motors dient und parallel
zu einer Diode geschaltet ist, angewendet werden.
Claims (2)
1. Schaltung eines Kraftfahrzeug-Generators (1) zum Aufladen ei
ner Batterie (2), die mehrere Verbraucher (4a, 4b, 4c) ein
schließlich eines Radioempfängers (6) speist, wobei der Genera
tor (1) aufweist:
eine Ankerwicklung (10a, 10b, 10c),
eine Diode (14), die in Reihe mit der Batterie (2) und parallel zu
einer Feldwicklung (12) zum Erzeugen von magnetischem Fluß in der Ankerwicklung (10a, 10b, 10c) geschaltet ist,
einen MOS-Transistor (15), der in Reihe mit dem Parallelkreis aus Feldwicklung (12) und Diode (14) geschaltet ist,
einen Treiberschaltkreis (17, 18, 19a, 19b), der einen mit der Batterie (2) verbundenen Spannungserfassungsanschluß (S) aufweist und Signale zum Ein- und Ausschalten des MOS- Transistors (15) erzeugt, um ein Gate des MOS-Transistors (15) zu treiben, und
einen Funktionsgeneratorschaltkreis (16), der zwischen dem Treiberschaltkreis und dem MOS-Transistor angeordnet ist und das Signal (G1), das von dem Treiberschaltkreis zum Um schalten des MOS-Transistors aus dem ausgeschalteten Zu stand in einen eingeschalteten Zustand erzeugt wird, in eine Spannung (G0) umwandelt, die an das Gate des MOS- Transistors als eine Spannung mit einer Zeitfunktion, die rampenförmig mit der Zeit steigt, angelegt wird, so daß der MOS-Transistor von einem vollständig ausgeschalteten Zu stand in einen vollständig eingeschalteten Zustand umge schaltet wird, mit einer vorgegebenen Zeitdauer, die länger als die Sperrverzögerungszeit der Diode (14) ist.
eine Ankerwicklung (10a, 10b, 10c),
eine Diode (14), die in Reihe mit der Batterie (2) und parallel zu
einer Feldwicklung (12) zum Erzeugen von magnetischem Fluß in der Ankerwicklung (10a, 10b, 10c) geschaltet ist,
einen MOS-Transistor (15), der in Reihe mit dem Parallelkreis aus Feldwicklung (12) und Diode (14) geschaltet ist,
einen Treiberschaltkreis (17, 18, 19a, 19b), der einen mit der Batterie (2) verbundenen Spannungserfassungsanschluß (S) aufweist und Signale zum Ein- und Ausschalten des MOS- Transistors (15) erzeugt, um ein Gate des MOS-Transistors (15) zu treiben, und
einen Funktionsgeneratorschaltkreis (16), der zwischen dem Treiberschaltkreis und dem MOS-Transistor angeordnet ist und das Signal (G1), das von dem Treiberschaltkreis zum Um schalten des MOS-Transistors aus dem ausgeschalteten Zu stand in einen eingeschalteten Zustand erzeugt wird, in eine Spannung (G0) umwandelt, die an das Gate des MOS- Transistors als eine Spannung mit einer Zeitfunktion, die rampenförmig mit der Zeit steigt, angelegt wird, so daß der MOS-Transistor von einem vollständig ausgeschalteten Zu stand in einen vollständig eingeschalteten Zustand umge schaltet wird, mit einer vorgegebenen Zeitdauer, die länger als die Sperrverzögerungszeit der Diode (14) ist.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Drainstrom rampenförmig ansteigt.
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