ES2198435T3 - Circuito de deteccion del cierre de una llave de contacto para el control de un regulador de la carga de una bateria por medio de un alternador equipado con medios para la derivacion de las corrientes de fuga parasita. - Google Patents
Circuito de deteccion del cierre de una llave de contacto para el control de un regulador de la carga de una bateria por medio de un alternador equipado con medios para la derivacion de las corrientes de fuga parasita.Info
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Abstract
UN CIRCUITO DE DETECCION DEL CIERRE DE UNA LLAVE DE CONTACTO (CL), DESTINADO A LA PUESTA EN SERVICIO DE UN CIRCUITO REGULADOR DE LA CARGA DE UNA BATERIA POR UN ALTERNADOR, COMPRENDE EN SERIE ENTRE LA TENSION DE BATERIA (B+) Y LA MASA UN INTERRUPTOR DE LLAVE DE CONTACTO (CL), UN PILOTO (L), UN DIODO (D1), Y UN INTERRUPTOR CONTROLADO DE SEMICONDUCTOR (T1), ASI COMO UN MEDIO (A1) PARA REGULAR LA TENSION EN EL PUNTO COMUN ENTRE EL DIODO Y EL INTERRUPTOR DE SEMICONDUCTOR SOBRE UN PEQUEÑO VALOR PREDETERMINADO, Y UN MEDIO (T3) PARA CONTROLAR LA ABERTURA DE DICHO INTERRUPTOR UNA VEZ QUE LA REGULACION SE EFECTUA NORMALMENTE. SEGUN LA INVENCION, EL CIRCUITO COMPRENDE ADEMAS UN CIRCUITO (T1, T2, S1) DE DERIVACION DE CORRIENTES SUSCEPTIBLES DE CIRCULAR EN UNA RESISTENCIA PARASITA (RF) CONECTANDO LA TENSION DE BATERIA AL BORNE ALTO DEL INTERRUPTOR CONTROLADO (T1), CONECTADO ENTRE DICHO BORNE ALTO Y LA MASA Y QUE COMPRENDE UN MEDIO SEMICONDUCTOR (T1).
Description
Circuito de detección del cierre de una llave de
contacto para el control de un regulador de la carga de una batería
por medio de un alternador equipado con medios para la derivación
de las corrientes de fuga parásita.
La presente invención trata de un modo general de
los circuitos de control de la regulación de los alternadores de
vehículos automóviles.
En la figura 1 se han representado dibujos de un
circuito de detección del cierre de una llave de contacto de un
vehículo automóvil, destinado a activar/desactivar selectivamente
el circuito de regulación asociado al alternador para cargar la
batería del vehículo.
La tensión, indicada como B+, de la batería del
vehículo, está unida a un borne del interruptor CL constituido por
la llave de contacto del vehículo. El otro borne del interruptor CL
está unido a un borne de una lámpara testigo L, así como a diversos
circuitos CH del vehículo destinados a ser alimentados durante el
cierre de la llave de contacto, y estos circuitos son denominados
cargas bajo llave. El otro borne de la lámpara está unido a la
entrada positiva de un comparador A1, así como al drenador de un
transistor MOS de potencia T1, cuya fuente está conectada a
masa.
La entrada negativa del comparador A1 está unida
a una tensión de referencia Vref, por ejemplo igual a 1 V.
La salida del comparador A1 está unida a la
rejilla de T1 a través de una resistencia R2.
Otra salida DL del comparador está destinada a
unirse al circuito regulador (no representado), para
activar/desactivar selectivamente dicho circuito.
La rejilla de T1 está unida igualmente al
drenador de otro transistor MOS T3, cuya fuente está conectada a
masa y cuya rejilla recibe una señal de control de señalización
SCS. Finalmente, una resistencia R1 está conectada entre la masa y
el drenador de T1.
Con la referencia RF se indica una resistencia de
escape entre la tensión B+ y el borne de la lámpara L opuesto a la
llave CL, siendo una resistencia de este tipo susceptible de
aparecer especialmente bajo el efecto de depósitos conductores como
puentes salinos creados cuando el vehículo se expone a nieblas
salinas.
Cuando la llave de contacto CL se abre, la
resistencia R1 pone el drenador de T1 a masa. Esta puesta a masa
del drenador de T1 es reforzada por la lámpara L en serie con los
circuitos CH, igualmente a masa. En consecuencia, la corriente
susceptible de circular en la resistencia de escape RF es derivada
hacia la masa a través de R1, así como a través de L y los
circuitos CH. El efecto de RF, que es enviar el drenador de T1 a un
potencial positivo, es neutralizado porque RF se encuentra en
paralelo con la muy baja impedancia constituida por la lámpara L en
serie con los circuitos CH.
En estas condiciones, y si el motor del vehículo
no está en rotación, el regulador permanece en reposo; su
arrollamiento de excitación no es atravesado por ninguna corriente,
y se produce una corriente de reposo mínima, del orden de un
miliamperio.
Cuando la llave CL se cierra, la tensión
fuente-drenador de T1 aumenta hasta ser superior a
la tensión Vref, que como ha sido indicado es del orden de 1 V.
En el caso de un regulador de tipo
mono-multifunción, la superación por la tensión
fuente-drenador de este valor de 1 V, es utilizada
como detección del cierre de la llave, de forma clásica, a través
de la lámpara testigo L, y esto incluso cuando dicha lámpara L está
encendida. Para mayor detalle con respecto a esta detección del
cierre de llave en este tipo de alternador, se puede consultar el
documento FR-A-2 674 063, a nombre
de la Solicitante.
Cuando, con la llave cerrada, el motor está en
rotación y la regulación del alternador se efectúa normalmente, la
señal de control SCS aplicada a la rejilla de T3 permite bloquear
T1. Entonces, la detección del cierre de la llave es confirmada, en
la medida en que la tensión fuente-drenador de T1
deviene claramente superior a la tensión Vref.
Sin embargo, en todos los casos, una tensión
fuente-drenador en T1 igual o superior a la tensión
Vref induce a un consumo de corriente por el regulador;
concretamente:
- -
- si el motor está parado, el regulador está en pre-excitación y se consume una corriente, generalmente del orden de cien miliamperios, que acaba por vaciar la batería del vehículo;
- -
- si el motor está en rotación, el regulador del alternador cumple con su misión normal de regulación de la carga de la batería, y adapta la corriente de excitación en consecuencia.
Sin embargo, y en referencia a la figura 2 de los
dibujos, existe una variante del circuito de detección de cierre de
la llave de la figura 1 en la cual un diodo D1 (o incluso un diodo
electroluminiscente) es interpuesto entre la lámpara L y el
drenador de T1, en el sentido conductor. En este caso, las cargas
bajo llave CH son incapaces de poner a masa el potencial del
drenador de T1 cuando la llave CL es abierta. En este caso, solo la
resistencia R1 es capaz de poner este potencial de drenador a
cero.
En este caso pueden plantearse dos hipótesis:
- -
- si el valor de la resistencia R1 es elevado (por ejemplo del orden de 10 k\Omega), entonces el circuito es susceptible de señalar un cierre de llave incluso si ésta está abierta. En efecto, el potencial de drenador de T1 está en un nivel intermedio entre B+ y la masa, a causa del puente divisor formado por R1 y la resistencia parásita RF. En la práctica, esto puede darse si el valor de RF es inferior a 100 ó 200 k\Omega. En este caso, el circuito de regulación del alternador abandona el estado de reposo para pasar al estado de pre-excitación, y el consumo pasa de alrededor de 1 mA a alrededor de 100 mA, con riesgo de nuevo de descarga de la batería;
- -
- si, por el contrario, el valor de R1 es bajo (por ejemplo del orden de 200 \Omega), entonces el potencial de drenador de T1 es mantenido en un valor bajo, inferior a Vref, y los depósitos conductores en el origen de la resistencia RF no tienen incidencia: el regulador permanece en reposo y el consumo es despreciable.
Pero una resistencia de este tipo R1 de bajo
valor tiene el inconveniente de disipar una potencia de alrededor
de 1 W cuando el regulador está en acción (llave cerrada, motor
girando, lámpara L apagada). Este valor es importante
comparativamente a la potencia disipada normalmente por un
regulador, que es del orden de 3 W. Además, una resistencia de este
tipo tiene como inconveniente el ocupar una superficie importante
de silicio en el caso en que sea implantada en un circuito
monolítico.
La presente invención trata de paliar estos
inconvenientes.
De este modo, la presente invención propone un
circuito de detección del cierre de una llave de contacto,
destinado a la puesta en servicio de un circuito regulador de la
carga de una batería por un alternador, circuito que comprende en
serie entre la tensión de batería y la masa un interruptor de llave
de contacto, una lámpara testigo, un diodo, y un interruptor
controlado por semiconductor, así como un medio para comparar la
tensión en el punto común entre el diodo y el interruptor de
semiconductor con un bajo valor predeterminado, una de cuyas
salidas controla el circuito regulador, y un medio para controlar
la abertura de dicho interruptor una vez que la regulación se
efectúa normalmente, caracterizado por el hecho de que comprende
además un circuito de derivación de las corrientes susceptibles de
circular en una resistencia parásita que une la tensión de batería
al borne alto del interruptor controlado, conectado entre dicho
borne alto y la masa, y que comprende un medio de
semiconductor.
Ciertos aspectos preferibles pero no limitativos,
del dispositivo según la invención son los siguientes:
- -
- en un primer modo de realización, dicho medio de semiconductor comprende un primer transistor, se prevé un segundo transistor del mismo tipo que el primer transistor, conectándose los dos transistores como espejos de corriente, y además se prevé una fuente de corriente constante entre la tensión de batería y el segundo transistor, estando el medio de semiconductor del circuito de derivación constituido por el primer transistor.
- -
- el segundo transistor presenta una superficie de unión igual a una fracción de la del primer transistor, de modo que la corriente máxima susceptible de ser derivada es igual a un múltiplo de la corriente producida por la fuente de corriente constante.
- -
- se prevé al nivel de la salida del medio comparador un diodo destinado a impedir toda circulación de corriente procedente de la fuente de corriente constante en la dirección de dicho medio comparador.
- -
- en un segundo modo de realización, el circuito de derivación comprende, bien un montaje en serie de un transistor y de una resistencia, montaje conectado en paralelo con el interruptor de semiconductor, o bien un transistor conectado en paralelo con el interruptor de semiconductor, transistor que presenta una resistencia sustancial en conducción.
- -
- un borne de control del transistor del circuito de derivación recibe una tensión constante.
- -
- el circuito comprende otro transistor conectado entre dicho borne de control y la masa, y uno de cuyos bornes de control recibe una tensión que es función de la tensión en los bornes de dicho interruptor de semiconductor. Los transistores son transistores del tipo MOS.
Otros aspectos, objetos y ventajas de la presente
invención se pondrán de manifiesto con la lectura de la descripción
detallada siguiente de formas de realización preferibles de ésta,
dada a título de ejemplo y hecha en referencia al dibujo anexo, en
el cual:
la figura 1 ilustra un primer circuito de
detección de cierre de la llave según la técnica anterior,
la figura 2 ilustra un segundo circuito de
detección de cierre de la llave según la técnica anterior,
la figura 3 ilustra un circuito de detección de
cierre de la llave según un primer modo de realización de la
presente invención,
la figura 4 ilustra un circuito de detección de
cierre de la llave según un segundo modo de realización de la
presente invención, y
la figura 5 ilustra un circuito de detección de
cierre de la llave según un tercer modo de realización de la
presente invención.
Obsérvese en primer lugar que, de una figura a la
otra, elementos o partes idénticos o similares son indicados en la
medida de lo posible por los mismos signos de referencia.
En referencia a la figura 3, se ha representado
un circuito que comparte con el circuito de la figura 2 de la
técnica anterior los elementos siguientes: llave de contacto CL,
lámpara testigo L, diodo D1, transistor MOS de potencia T1,
circuito comparador A1, R2, y transistor MOS de control T3.
El circuito de la figura 3 se distingue del de la
figura 2 principalmente por el hecho de que la resistencia R1 es
omitida, y substituida por un espejo de corriente que comprende una
fuente de corriente constante S1, que fija por ejemplo un valor
bajo del orden de 50 \muA, el transistor T1 y un transistor MOS
T2. La fuente de corriente S1 es conectada entre la tensión B+ de la
batería y el drenador de T2. La fuente de T2 está conectada a la
masa, mientras que su rejilla está unida por una parte a su
drenador, y por otra parte a la rejilla de T1.
Obsérvese igualmente que la salida de A1 está
unida a la rejilla de T1 a través de la resistencia R2 en serie con
otro diodo D2, conectado en el sentido conductor de R2 hacia
T1.
Aquí se observa que la superficie importante de
T1 con respecto a T2 permite cortar corrientes de escape
importantes al nivel de T1, por ejemplo del orden de 5 a 10 mA, a
partir de un consumo permanente, fijado por S1 que es
extremadamente bajo (del orden de 50 \muA).
De este modo, todas las corrientes de escape
razonables, susceptibles de circular en la resistencia parásita RF
procedente por ejemplo de un puente salino son derivadas hacia la
masa por T1, que presenta una resistencia
drenador-fuente baja, de modo que el drenador de T1
permanece en un potencial inferior a la tensión Vref.
Por ejemplo, se escoge para T2 un transistor con
una superficie 200 veces menor que la de T1, lo que no plantea
concretamente ningún problema en el caso de un circuito
semiconductor monolítico porque el aumento de superficie utilizada
es extremadamente pequeño. De este modo, la corriente máxima
entregada por T1 es 200 veces la corriente producida por S1, es
decir, 10 mA. En la práctica, un valor de este tipo permite derivar
las corrientes de escape provocadas por depósitos conductores con
una resistencia superior o igual a aproximadamente 2000
\Omega.
Cuando el motor está en rotación, al estar la
llave CL cerrada y no detectarse ningún fallo, entonces T1 está
bloqueado a través de T3, que recibe la señal de control de
señalización SCS. En esta situación, el espejo de corriente
constituido por T1 y T2 no consume ninguna corriente, lo que
resuelve uno de los problemas de la técnica anterior.
El diodo D2 previsto entre R2 y las rejillas de
T1 y T2 permite evitar que la corriente producida por el generador
S1 sea derivada hacia A1 a través de la resistencia R2.
De este modo, se realiza un circuito que permite
evitar los efectos perturbadores de las resistencias parásitas RF
ocasionadas por ejemplo por los puentes salinos de un modo
extremadamente simple y económico, sin aumentar su tamaño y sin
ocasionar una disipación de potencia no deseada.
En referencia a la figura 4, se ha representado
un circuito según un segundo modo de realización de la invención.
Este circuito se distingue del estado de la técnica definido en la
figura 2 por el hecho de que la resistencia R1 es sustituida por un
transistor MOS T4 y por una resistencia R3. Concretamente, el
drenador de T4 está unido al drenador de T1, mientras que R3 está
conectada entre la fuente de T4 y la masa. La rejilla de T4 recibe
una tensión por ejemplo de +5 V, para hacerse pasante. De este
modo, toda corriente de escape susceptible de nacer a causa de una
resistencia de escape RF es derivada hacia la masa a través del
circuito T4, R3. Una solución de este tipo es ventajosa por el
hecho de que ocasiona un consumo de corriente y una disipación de
potencia claramente inferiores a las de la resistencia R1 de la
figura 2. En efecto, se ha visto que una resistencia R1 de 200
\Omega podía disipar 1 W (llave cerrada, motor girando, lámpara L
apagada). En las mismas condiciones, un conjunto R3, T4 que consume
10 mA, no disipa más que 140 mW.
La figura 5 representa una variante de
realización de la figura 4, destinada a evitar todo consumo de
corriente al nivel de T4, R3, indeseable, cuando la llave está
cerrada y la lámpara L está apagada, estando el motor en rotación.
En efecto, en la realización de la figura 4, este circuito T4, R3
consume mientras T1 está bloqueado.
El circuito de la figura 5 se distingue del de la
figura 4 por el hecho de que la tensión de 5 V es aplicada a la
rejilla de T4 a través de una resistencia R4. La rejilla de T4 está
unida además al drenador de otro transistor MOS T5, cuya fuente
está unida a masa y cuya rejilla está unida al punto común entre un
diodo Zener DZ y otra resistencia R5. El otro borne del diodo DZ
está unido a la masa, mientras que el otro borne de R5 está unido a
los drenadores de T1 y T4.
El funcionamiento del circuito de la figura 5 es
el siguiente:
- -
- en primer lugar, cuando el motor está parado, el comparador A1 mantiene la tensión de drenador de T1 a un valor inferior a la tensión Vref alrededor de 1 V. Este valor de 1 V, aplicado a la rejilla de T5, no es suficiente para hacerlo pasante y por lo tanto T5 está bloqueado. En este caso, T4 y R3 pueden derivar las corrientes de escape cuando la llave de contacto está abierta, como en el caso de la figura 4.
- -
- cuando el motor está en rotación, estando la llave CL cerrada, la lámpara L está apagada y el drenador de T1 está al potencial B+. En este caso, T5 se hace pasante, lo que pone el potencial en la rejilla de T4 a un valor suficientemente bajo para bloquear este último. Por lo tanto, deja de existir consumo de corriente al nivel de T4 y R3 (en lugar de 10 mA en el caso de la figura 4).
Por supuesto, para que este circuito opere como
se ha descrito, la tensión de rejilla que hace conductor a T5 debe
ser superior a Vref, y por ejemplo de 1,5 V.
Los componentes DZ y R5 tienen por objeto
proteger la rejilla de T5, y la tensión de avalancha de DZ es
escogida por ejemplo igual a 5 V.
Según una variante de realización no ilustrada,
en el caso en que la resistencia drenador-fuente de
T4 en el estado conductor es suficientemente elevada (por ejemplo
del orden de 50 \Omega), la resistencia R3, puede ser
suprimida.
Los montajes de las figuras 4 y 5 permiten
derivar corrientes de escape que alcancen por ejemplo 10 a 20
mA.
Por supuesto, la presente invención no está
limitada a los modos de realización descritos y representados, y el
experto en la materia sabrá aportar toda variante o modificación de
acuerdo con su espíritu.
Concretamente, aunque se haya descrito un
circuito que utiliza transistores de tipo MOS, se sobreentiende que
otros tipos de transistores, especialmente transistores bipolares,
pueden ser utilizados.
Claims (9)
1. Circuito de detección del cierre de una llave
de contacto (CL), destinado a la puesta en servicio de un circuito
regulador de la carga de una batería por un alternador, circuito
que comprende en serie entre la tensión de batería (B+) y la masa
un interruptor de llave de contacto (CL), una lámpara testigo (L),
un diodo (D1), y un interruptor controlado por semiconductor (T1),
así como un medio (A1) para comparar la tensión en el punto común
entre el diodo y el interruptor de semiconductor con un bajo valor
predeterminado, una de cuyas salidas (DL) controla el circuito
regulador, y un medio (T3) para controlar la abertura de dicho
interruptor una vez que la regulación se efectúa normalmente,
caracterizado por el hecho de que comprende un circuito (T1,
T2, S1; T4, R3) de derivación de las corrientes susceptibles de
circular en una resistencia parásita (RF) que une la tensión de
batería al borne alto del interruptor controlado (T1), conectado
entre dicho borne alto y la masa, y que comprende un medio de
semiconductor (T1; T4).
2. Circuito según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicho medio de
semiconductor comprende un primer transistor (T1), por el hecho de
que se prevé un segundo transistor (T2) del mismo tipo que el primer
transistor, conectándose los dos transistores como espejos de
corriente, y por el hecho de que además se prevé una fuente de
corriente constante (S1) entre la tensión de batería y el segundo
transistor, estando el medio de semiconductor del circuito de
derivación constituido por el primer transistor.
3. Circuito según la reivindicación 2,
caracterizado por el hecho de que el segundo transistor (T2)
presenta una superficie de unión igual a una fracción de la del
primer transistor (T1), de modo que la corriente máxima susceptible
de ser derivada es igual a un múltiplo de la corriente producida por
la fuente de corriente constante (S1).
4. Circuito según una de las reivindicaciones 2 y
3, caracterizado por el hecho de que se prevé al nivel de la
salida del medio comparador (A1) un diodo (D2) destinado a impedir
toda circulación de corriente procedente de la fuente de corriente
constante (S1) en la dirección de dicho medio comparador (A1).
5. Circuito según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el circuito de derivación
comprende un montaje en serie de un transistor (T4) y de una
resistencia (R3), montaje conectado en paralelo con el interruptor
de semiconductor (T1).
6. Circuito según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que el circuito de derivación
comprende un transistor (T4) conectado en paralelo con el
interruptor de semiconductor, y dicho transistor presenta una
resistencia sustancial en conducción.
7. Circuito según una de las reivindicaciones 5 y
6, caracterizado por el hecho de que un borne de control del
transistor (T4) del circuito de derivación recibe una tensión
constante.
8. Circuito según la reivindicación 7,
caracterizado por el hecho de que comprende otro transistor
(T5) conectado entre dicho borne de control y la masa, y uno de
cuyos bornes de control recibe una tensión que es función de la
tensión en los bornes de dicho interruptor de semiconductor
(T1).
9. Circuito según una de las reivindicaciones 1 a
8, caracterizado por el hecho de que los transistores son
transistores del tipo MOS.
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