JP4073501B2 - 発電機レギュレータ - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車の搭載電源の制御のための、発電機用発電機レギュレータであって、発電機の出力電圧が制御され、発電機の励磁巻線を介して流れる励磁電流が制御される発電機レギュレータに関する。
従来技術
ドイツ連邦共和国特許出願DE 34 02 288 A1明細書からは、制御装置に所属する電圧レギュレータを備えた車両用発電機が公知である。ここに開示されている電圧レギュレータは発電機の電圧実際値（出力電圧）を測定しこれを内部的に形成された目標値と比較する。この比較に応じて発電機の励磁巻線には、トランジスタ出力段を介して、クロック制御された励磁電流が供給される。
発明の利点
請求項１の特徴部分に記載された本発明による発電機レギュレータは次のような利点を有している。すなわち励磁巻線を制御するトランジスタ出力段が短絡や低抵抗負荷による作動の際にも過負荷から保護される。励磁巻線を制御するトランジスタ出力段の飽和電圧を基準電圧と比較すること、及びその比較の結果に依存して励磁電流をパルス幅変調させることによって、有利には、トランジスタ出力段の生じる能率の違いを励磁電流の制御によって解消し、トランジスタ出力段の損失出力を制限することができる。
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
実施例の説明
次に本発明を図面に基づき以下に詳細に説明する。
図１には詳細には示されていない、自動車の搭載電源電圧を発生するための発電機の電圧レギュレータ１０が示されている。この電圧レギュレータ１０は、端子Ｂ＋，ＤＦ，Ｂ−を有している。端子Ｂ＋とＤＦには発電機の励磁巻線１２が接続されている。この励磁巻線１２に並列にフリーホイリングダイオード１３が接続されている。このダイオードは励磁巻線１２の誘導負荷の遮断の際にフリーホイリング電流をピックアップする。この励磁巻線１２はトランジスタ出力段１４を介して制御される。この出力段はダーリントン回路によって形成されてもよい。トランジスタ出力段１４はスイッチオンの状態で端子ＤＦを端子Ｂ−に接続させる。つまりアースさせる。トランジスタ出力段１４が閉成されている場合には、励磁電流が励磁巻線を介して流れる。それにより公知手法で磁界が形成される。これは図には示されていない発電機巻線において電圧を誘起する。
ノードＫ１は、比較器１６の第１の入力側に接続されている。その第２の入力側には基準電圧Ｕ_REFが印加される。比較器１６の出力側は第１のフリップフロップ１８の入力側と第２のフリップフロップ２０の入力側に接続されている。第１のフリップフロップ１８の出力側はＯＲゲート２７の入力側に接続されている。このＯＲゲートの出力側は、第２のフリップフロップ２０のセット入力側に接続されている。この第２のフリップフロップ２０の出力側は、ＯＲゲート３１の入力側に接続され、このＯＲゲート３１の出力側は、パルス幅変調回路２２の制御端子ｕｐ／ｄｏｗｎに接続されている。ＯＲゲート３１の第２の入力側は比較器２４の出力側に接続されている。この比較器２４の一方の入力側には端子Ｂ＋の実際値電圧Ｕ_ISTが印加され、他方の端子には端子Ｂ＋の電圧Ｕ_SOLLが印加される。
パルス幅変調回路２２のスタート出力側ＣＡＴＵＲＥはセット入力側Ｓに接続され、パルス幅変調回路２２の出力側“ＣＯＭＰＡＲＥ”は、ＯＲゲート２７の別の入力側に接続されている。このＯＲゲート２７の出力側は、フリップフロップ２６のリセット入力側Ｒに接続されている。このフリップフロップ２６の出力側は、トランジスタ出力段１４の制御端子に接続されている。パルス幅変調回路２２のスタート出力側ＣＡＰＴＵＲＥはさらに遅延手段２８にも接続されている。この遅延手段２８はフリップフロップ１８のセット入力側に接続している。さらにこのＣＡＰＴＵＲＥの端子はフリップフロップ１８と２０のリセット入力側にも接続されている。符号２９で示されているのは、供給電圧モジュールである。これは当該回路装置１０の供給電圧Ｕ_VERSを準備する。この供給電圧Ｕ_VERSツェナーダイオードを介して安定化される。
次に図に示されている回路装置の作用を説明する。
励磁巻線１２の作動中ノードＫ１ではトランジスタ出力段１４の飽和電圧が測定される。比較器１６を介して、この電圧が基準電圧Ｕ_REFと比較される。飽和電圧がトランジスタ出力段１４のスイッチオン期間中に基準電圧Ｕ_REFを上回ると、このトランジスタ出力段１４を制御しているパルス幅が次の周期期間中（切換周期）に低減される。このことは比較器１６の出力信号を第２のフリップフロップ２０に印加することによって行われる。それによりフリップフロップ２０に印加される入力信号を介してこのフリップフロップ２０がトリガされ、出力側Ｑから送出される信号がパルス幅変調回路２２の制御端子ｕｐ／ｄｏｗｎに加えられる。これにより励磁電流のパルス幅がトランジスタ出力段１４の相応にクロック制御された切換を介して設定される。トランジスタ出力段１４の飽和電圧が基準電圧Ｕ_REFを上回った場合には、パルス幅比はパルス幅変調回路２２を介して相応に低減される。これに対して生じた飽和電圧は次の切換周期期間中に新たに比較器１６を介して基準電圧Ｕ_REFと比較される。そのため場合によってはパルス幅比の新たな変更が実施され得る。この過程は、励磁電流に対するパルス幅比の設定を介して発電機出力電圧が所定の値に設定されるまで頻繁に繰り返される。基準電圧Ｕ_REFの最大値（この値とトランジスタ出力段１４の飽和電圧との比を介して励磁電流のパルス幅比が最終的に定められる）は次のように決定される。すなわちプロセスの全てのばらつきを介して、この場合に生じるトランジスタ出力段１４の損失出力を伴う連続した作動が損傷を引き起こすことなく克服されるように決定される。
遅延手段２８（これは設定可能な遅延時間によってフリップフロップ１８のセット入力側を制御する）を介して、実際の励磁電流が、遅延手段２８を介して設定された遅延期間の経過後に短絡のために生じる励磁電流の上昇をつきとめるために検出される。端子ＤＦとＢ＋の間の短絡の場合には、励磁電流はトランジスタ出力段１４によって通常のスイッチオン期間内で次のように大幅に上昇する。すなわちトランジスタ出力段１４の損傷が避けられない位に上昇する。比較器１６の出力側の走査は、フリップフロップ１８と、遅延手段２８を介して設定された遅延期間を用いてトランジスタ出力段１４のスイッチオン後の非常に短い期間内で行われる。遅延時間によって定められたこの時点で既に基準電圧Ｕ_REFを飽和電圧が上回っている場合には、トランジスタ出力段１４は直ちに遮断され、切換周期の残りに対してオフ状態に維持される。この遮断は、フリップフロップ１８の出力側を介して行われる。このフリップフロップの出力側はＯＲゲート２７を介してフリップフロップ２６のリセット入力側Ｒに接続される。同時にフリップフロップ２０のセット入力側のセットが行われる。それによりトランジスタ出力段の遮断時点で電流が測定される。
この過程は、端子ＤＦとＢ＋の間に短絡が生じている限り、トランジスタ出力段１４の各切換周期毎の開始時点で繰り返される。端子ＤＦとＢ＋の間の継続的な短絡自体は、トランジスタ出力段１４によって損害を伴うことなく克服される。なぜなら遅延期間が遅延手段２８を介して相応に小さく設定されているからである。
短絡の時点で、フリップフロップ２０のセットにより、この短絡は励磁電流の本来の電流限界に依存することなく現われる。その上さらに比較器１６及び/又は付加的な比較器を介したトランジスタ出力段１４の飽和電圧のさらなる閾値の問い合わせによって、端子ＤＦへの回路接続における種々のエラーの検出が可能となる。それにより例えば端子ＤＦから端子Ｂ＋又はＢ−（図には詳細に示されていない発電機端子）への分路及び/又は端子ＤＦと端子Ｂ−の間の短絡が求められるようになる。

Claims (6)

1. 例えば自動車の搭載電源の制御のための、発電機用発電機レギュレータであって、発電機の出力電圧が制御され、発電機の励磁巻線を介して流れる励磁電流が制御される形式のものにおいて、
   励磁巻線（１２）を制御するトランジスタ出力段（１４）の飽和電圧が基準電圧（Ｕ_REF）と比較され、この比較の結果に依存して励磁電流がパルス幅変調され、
   前記飽和電圧と基準電圧（Ｕ_REF）の比較は、前記トランジスタ出力段（１４）のスイッチオンの後の所定の遅延期間終了時に行われ、
   さらに前記飽和電圧は、パルス幅変調に基づいて生じる、トランジスタ出力段（１４）の各切換周期毎に新たに基準電圧（Ｕ _REF ）と比較されることを特徴とする発電機用発電機レギュレータ。
2. 前記遅延期間は、設定可能な遅延手段（２８）によって設定可能であり、該遅延手段はフリップフロップ（１８）をトリガし、該フリップフロップ（１８）の入力側は、飽和電圧と基準電圧（Ｕ_REF）を比較する比較器（１６）に接続されており、前記フリップフロップ（１８）の出力側は、トランジスタ出力段（１４）を遮断するフリップフロップ（２６）のリセット入力側（Ｒ）に接続されている、請求項１記載の発電機レギュレータ。
3. 前記遅延時点にて飽和電力が基準電圧（Ｕ_REF）を上回った場合に、トランジスタ出力段（１４）が目下の切換周期の残りに対してスイッチオフされ続ける、請求項2記載の発電機レギュレータ。
4. 前記遅延手段（２８）の遅延期間は、励磁巻線（１２）を介した継続的な短絡のもとでもトランジスタ出力段（１４）の繰り返される短時間のスイッチオンが損害を伴わずに克服されるように選択される、請求項１〜3いずれか１項記載の発電機レギュレータ。
5. 目下の切換周期内で遅延期間経過後に飽和電圧が基準電圧（Ｕ_REF）を上周ると、トランジスタ出力段（１４）の遮断が直ちにトリガされる、請求項１〜4いずれか１項記載の発電機レギュレータ。
6. トランジスタ出力段（１４）の切換周期期間中に飽和電圧が基準電圧（Ｕ_REF）を上回った場合に、パルス幅が次の切換周期期間中に低減される、請求項１〜5いずれか１項記載の発電機レギュレータ。

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