JPH04197100A - Current control circuit for semiconductor power switch and generator control method employing the circuit - Google Patents

Current control circuit for semiconductor power switch and generator control method employing the circuit

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JPH04197100A
JPH04197100A JP2323142A JP32314290A JPH04197100A JP H04197100 A JPH04197100 A JP H04197100A JP 2323142 A JP2323142 A JP 2323142A JP 32314290 A JP32314290 A JP 32314290A JP H04197100 A JPH04197100 A JP H04197100A
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厚 菅家
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敬一 増野
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Abstract

PURPOSE:To obtain a current control circuit for continuously controlling the load current of an inductive load regardless of the conducting/nonconducting state of a semiconductor power switch without requiring a special external component by providing means for holding a current detection value under conducting state of the semiconductor power switch and means for correcting thus held current value to a value under nonconducting state. CONSTITUTION:When current control is performed, e.g. a load current if is controlled continuously to a constant level, flywheel current if (off) at the time of turn OFF of a semiconductor power switch 1 is detected. In other words, an analog switch 9 is turned ON when a PWM output e0 is turned ON and a current detection voltage value VKK(on) is outputted, as it is, as a sample and hold voltage Vff(on) whereas when the PWM output e0 is turned OFF, the analog switch 9 is turned OFF and the final value of the current detection voltage value VKK(on) is sampled and held in a capacitor 10 and then it is outputted as a sample and hold voltage Vff(off). The sample and hold voltage Vff(off) is then reduced through a discharge circuit 17 thus producing an output waveform 106 equivalent to the load current if(off).

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、誘導負荷の電流を制御するシステムに係り、
例えば車両用発電機制御装置、インバータ制御装置等に
好適な、半導体パワースイッチの電流制御回路に関する
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a system for controlling the current of an inductive load,
The present invention relates to a current control circuit for a semiconductor power switch suitable for, for example, a vehicle generator control device, an inverter control device, and the like.

〔従来の技術〕 従来より誘導負荷の電流を制御する装置において、特開
昭58−500046号公報に記載のように、負荷電流
を検出し基準電圧と比較して半導体パワースイッチが導
通状態において出力電流を制限する方式が知られている
。また、同様の方式が特開昭62−104500号公報
に記載されている。
[Prior Art] Conventionally, in a device for controlling the current of an inductive load, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-500046, the load current is detected, compared with a reference voltage, and output is determined when the semiconductor power switch is in a conductive state. Methods for limiting current are known. Further, a similar system is described in Japanese Patent Application Laid-open No. 104500/1983.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

上記従来技術はいずれも負荷電流を、半導体パワースイ
ッチ素子を介して検出するものであり、基準電圧と比較
して一定レベルに達したときにのみ断続的に電流値を制
限するものである。周囲温度や外乱によっても負荷電流
の変動が少なくなるように安定に電流を制御をするには
、連続的に電流を制御することが望ましい。従来技術に
おいて負荷と直列に検出抵抗を設けたり、ホール素子な
どの電流検出素子を用いれば連続的に電流を制御するこ
とが可能である。しかしシステム上の部品個数が増加し
、制御回路を一体化して実装することが困難となるなど
の問題があった。
In all of the above conventional techniques, the load current is detected through a semiconductor power switch element, and the current value is intermittently limited only when it reaches a certain level compared with a reference voltage. In order to stably control the current so that fluctuations in the load current are reduced even due to ambient temperature or disturbances, it is desirable to control the current continuously. In the prior art, it is possible to continuously control the current by providing a detection resistor in series with the load or by using a current detection element such as a Hall element. However, there were problems such as an increase in the number of components in the system, making it difficult to integrate and implement the control circuit.

本発明の目的は、誘導負荷の負荷電流を半導体パワース
イッチの導通、非導通状態によらず連続的に制御出来る
ような電流制御回路を特別な外付は部品の追加なしに提
供するものである。
An object of the present invention is to provide a current control circuit that can continuously control the load current of an inductive load regardless of whether the semiconductor power switch is in conduction or non-conduction without adding any special external parts. .

本発明の他の目的は、集積化に適した半導体パワースイ
ッチの電流制御回路を提供するものである。
Another object of the present invention is to provide a current control circuit for a semiconductor power switch that is suitable for integration.

本発明の他の目的は、車両用発電機制御装置の負荷電流
を連続的に制御し、外乱による8力変動の少ない半導体
パワースイッチの電流制御回路を提供するものである。
Another object of the present invention is to provide a current control circuit for a semiconductor power switch that continuously controls the load current of a vehicle generator control device and has less 8-force fluctuations due to external disturbances.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、半導体パワースイッチが非
導通状態においても負荷電流値を電流制御に用いるため
に、導通状態における電流検出値を保持する手段と、保
持電流値を非導通状態に補正する補正手段を設けたもの
である。
To achieve the above object, in order to use the load current value for current control even when the semiconductor power switch is in the non-conducting state, there is provided means for holding the detected current value in the conducting state, and correcting the held current value to the non-conducting state. A correction means is provided.

上記他の目的を達成するために、電子スイッチのパルス
幅によって放電の時定数を擬似的に制限する手段を設け
たものである。
In order to achieve the other objects mentioned above, means is provided for artificially limiting the discharge time constant by the pulse width of the electronic switch.

〔作用〕[Effect]

半導体パワースイッチの導通、非導通状態によらず負荷
電流の検出値を連続値として得ることが出来れば、電流
フィードバック値が断続しないため制御ループが安定し
、平均値電流の誤差による誤動作を無くすことが出来る
If the detected value of the load current can be obtained as a continuous value regardless of the conduction or non-conduction state of the semiconductor power switch, the control loop will be stabilized because the current feedback value will not be intermittent, and malfunctions due to errors in the average current will be eliminated. I can do it.

〔実施例〕〔Example〕

以下5本発明の実施例を第1図により説明する。 Hereinafter, five embodiments of the present invention will be explained with reference to FIG.

半導体パワースイッチ1は、誘導負荷3と電流検出抵抗
6eと共に直列に直流電源4の+側に接続され、本実施
例においては誘導負荷3を半導体パワースイッチ1の高
電位側に、電流検出抵抗6eを低電位側に接続している
。特に、誘導負荷3と並列にフライホイールダイオード
2が接続されている。負荷の接続は高電位側であっても
低電位側であっても特に限定されない。半導体パワース
イッチ1は本実施例においてNチャネルパワーMO3F
ETで説明するが、PチャネルパワーMO5FETやバ
イポーラ素子、MOSFETとバイポーラの複合素子で
あるIGBTであってもかまわない。誘導負荷3は電気
的にはL成分とR成分からなり、L/Rの時定数を持つ
The semiconductor power switch 1 is connected in series with the inductive load 3 and the current detection resistor 6e to the + side of the DC power supply 4. In this embodiment, the inductive load 3 is connected to the high potential side of the semiconductor power switch 1, and the current detection resistor 6e is connected to the positive side of the semiconductor power switch 1. is connected to the low potential side. In particular, a flywheel diode 2 is connected in parallel with the inductive load 3. The connection of the load is not particularly limited, whether it is on the high potential side or the low potential side. In this embodiment, the semiconductor power switch 1 is an N-channel power MO3F.
Although the description will be made using an ET, it may be a P-channel power MO5FET, a bipolar element, or an IGBT that is a composite element of a MOSFET and a bipolar element. The inductive load 3 electrically consists of an L component and an R component, and has a time constant of L/R.

電流検出回路8は電流検出抵抗6eに0.1  オーム
以下の低抵抗を用い、アンプ7とネットワーク抵抗6a
、6b、6e、6cによって半導体パワースイッチ1に
流れる素子電流ichをアンプ7の出力電圧値vkkと
して検出する。アンプ7の出力は、サンプルホールド回
路13を介し、半導体パワースイッチ1の駆動回路5へ
とフィールドバックされる。サンプルホールド回路13
は、駆動回路5のPWM出力eoによって駆動されるア
ナログスイッチ9と、アンプ7の出力電圧値vkkを保
存するコンデンサ1oと、サンプルホールド電圧V□を
出力として駆動回路5にフィードバックするFET入力
のバッファアンプ11が用いられる。サンプルホールド
電圧Viaは放電回路17によって電圧値を調整される
The current detection circuit 8 uses a low resistance of 0.1 ohm or less for the current detection resistor 6e, and the amplifier 7 and the network resistor 6a.
, 6b, 6e, and 6c, the element current ich flowing through the semiconductor power switch 1 is detected as the output voltage value vkk of the amplifier 7. The output of the amplifier 7 is fed back to the drive circuit 5 of the semiconductor power switch 1 via the sample and hold circuit 13. Sample hold circuit 13
are an analog switch 9 driven by the PWM output eo of the drive circuit 5, a capacitor 1o that stores the output voltage value vkk of the amplifier 7, and an FET input buffer that feeds back the sample and hold voltage V□ to the drive circuit 5 as an output. An amplifier 11 is used. The voltage value of the sample hold voltage Via is adjusted by the discharge circuit 17.

半導体パワースイッチ1を駆動するPWM呂力eoは、
サンプルホールド電圧V x tを電流フィールドバッ
ク値として駆動回路5で演算した結果、オンオフのパル
ス波形として出力される。本実施例において放電回路1
7は、数キロから数メガオームの高抵抗値の放電抵抗1
2によって実現されるが、誘導負荷3の時定数と、コン
デンサ1oと放電抵抗12とのCRの時定数を整合させ
ればよい。
The PWM power eo that drives the semiconductor power switch 1 is
The drive circuit 5 calculates the sample hold voltage V x t as a current feedback value, and the result is output as an on/off pulse waveform. In this embodiment, the discharge circuit 1
7 is a discharge resistor 1 with a high resistance value of several kilograms to several megaohms.
2, the time constant of the inductive load 3 and the time constant of the CR of the capacitor 1o and the discharge resistor 12 may be matched.

次に本発明の詳細な動作を第2図により説明する。PW
M出力eoは、一定周波数又は可変周波数でオンオフの
パルス波形101として出力される。半導体パワースイ
ッチ1に流れる素子電流ichは、パルス波形101と
同様にオフ時はゼロとなるが誘導負荷3のためオン時は
一定時定数で増加する電流波形102となる。電流検出
回路8によって変換された電圧値V h kの出力波形
103も電流波形102同様になる。本実施例のように
フライホイールダイオード2が接続された場合の誘導負
荷3に流れる負荷電流i、は、半導体パワースイッチ1
がオン時は素子電流ichと同様に一定時定数で増加す
る電流1z(on)となり、オフ時においてはフライホ
イール電流として一定時定数で減少する電流1f(of
f)となる。その結果、負荷電流itは増減を繰り返す
三角波形104となる。
Next, the detailed operation of the present invention will be explained with reference to FIG. P.W.
The M output eo is output as an on/off pulse waveform 101 at a constant frequency or variable frequency. Like the pulse waveform 101, the element current ich flowing through the semiconductor power switch 1 is zero when off, but because of the inductive load 3, when on, it becomes a current waveform 102 that increases at a constant time constant. The output waveform 103 of the voltage value V h k converted by the current detection circuit 8 is also similar to the current waveform 102 . When the flywheel diode 2 is connected as in this embodiment, the load current i flowing through the inductive load 3 is equal to the load current i flowing through the semiconductor power switch 1.
When on, the current 1z(on) increases with a constant time constant like the element current ich, and when off, the current 1f(of) decreases with a constant time constant as a flywheel current.
f). As a result, the load current it becomes a triangular waveform 104 that repeatedly increases and decreases.

負荷電流j、を連続的に一定値に制御するなどの電流制
御を行う場合、半導体パワースイッチ1がオフ時におけ
るフライホイール電流1i(off)を検出する必要が
ある。本実施例においてPWM出力eoがオン時はアナ
ログスイッチ9をオンし、電流検出電圧値Vkk(on
)をそのままサンプルホールド電圧Vzf(on)とし
て出力し、オフ時はアナログスイッチ9をオフし電流検
出電圧値vkk(on)の最終値をサンプルし、コンデ
ンサ10にホールドした後サンプルホールド電圧Vzi
(off)として出力する。コンデンサ10を小さくし
、ホールド時のリーク電流を少なくするためには、バッ
ファアンプ11にFET入力のアンプを用いることが望
ましくCMO8構成であっても構わない。
When performing current control such as continuously controlling the load current j to a constant value, it is necessary to detect the flywheel current 1i (off) when the semiconductor power switch 1 is off. In this embodiment, when the PWM output eo is on, the analog switch 9 is turned on, and the current detection voltage value Vkk (on
) is output as it is as the sample-hold voltage Vzf (on), and when it is off, the analog switch 9 is turned off, the final value of the current detection voltage value vkk (on) is sampled, and after being held in the capacitor 10, the sample-and-hold voltage Vzi
(off). In order to reduce the size of the capacitor 10 and reduce leakage current during hold, it is desirable to use an FET input amplifier for the buffer amplifier 11, and a CMO8 configuration may be used.

サンプルホールド電圧Vffの出力波形105は、ホー
ルド時の電圧を長時間保持するため検出誤差201.2
02,203が生じ、特4:PWM出力eoのオフ時間
T(off)が長い領域Aに検出誤差203が増加する
傾向にある。本発明では特にサンプルホールド電圧vi
z(off)を放電回路17により減少させ、負荷電流
1t(off)と等価的な出方波形106を実現するも
のである。
The output waveform 105 of the sample hold voltage Vff has a detection error of 201.2 because the hold voltage is held for a long time.
02 and 203 occur, and characteristic 4: detection error 203 tends to increase in region A where the off time T (off) of PWM output eo is long. In the present invention, especially the sample and hold voltage vi
z(off) is reduced by the discharge circuit 17 to realize an output waveform 106 equivalent to the load current 1t(off).

本実施例によれば、負荷電流の検出誤差の少ない連続的
な電流検出波形が得られるといった効果がある。
According to this embodiment, there is an effect that a continuous current detection waveform with less detection error of load current can be obtained.

次に1本発明の第二の実施例を第3図により説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be explained with reference to FIG.

これは、本発明を集積回路に応用したものであるる半導
体パワースイッチ1は、電流検出回路8.サンプルホー
ルド回路13.放電回路17、駆動回路5と共にパワー
ICl3として同一基盤上に集積化されている。集積回
路においては、特に数百pファラド以上の大容量のコン
デンサや数百にオーム以上の高抵抗を得ることが難しい
。例えば誘導負荷3の時定数を50m5とし、コンデン
サ10の値を50pfとすると通常であれば放電抵抗1
2は1000Mオーム必要であり、集積化はできない。
This semiconductor power switch 1, which is an application of the present invention to an integrated circuit, has a current detection circuit 8. Sample hold circuit 13. The discharge circuit 17 and the drive circuit 5 are integrated on the same board as a power ICl3. In integrated circuits, it is particularly difficult to obtain large capacitance capacitors of several hundred microfarads or more and high resistances of several hundred ohms or more. For example, if the time constant of the inductive load 3 is 50m5 and the value of the capacitor 10 is 50pf, normally the discharge resistance 1
2 requires 1000M ohm and cannot be integrated.

放電抵抗12の高電位側にアナログスイッチ9を設け、
発振器14により周波数fkxでコンデンサ10の充電
電荷の放電を断続的に行えば、数百にオームの抵抗値で
、擬似的に1000Mオームの高抵抗の時定数が実現で
きる。
An analog switch 9 is provided on the high potential side of the discharge resistor 12,
If the oscillator 14 discharges the charge stored in the capacitor 10 intermittently at the frequency fkx, a pseudo high resistance time constant of 1000M ohms can be realized with a resistance value of several hundred ohms.

詳細を第4図により説明する。発振器14により発生し
た周波数fk1は、放電時間T+ と保持時間T2の比
がデユーティ比として表される。デユーティ比一定の周
波数である。PWM出力eoがオフ時においてもサンプ
ルホールド電圧Viiは、’ip に等しいことが望ま
しい。この際、放電抵抗12によりT1の期間サンプル
ホールド電圧V i iはV、たけ減少する。Vr減少
後、T2の期間電圧を再度保持することによって11に
等しい擬似的な長い放電時定数を得ることができる。こ
の放電時定数は、デユーティ比と放電抵抗値によっての
み支配的となり、周波数fhsのずれには影響されない
。放電時間T1を短く、保持時間T2を長くすれば長い
時定数が得やすい。放電時間T1にはクロック周波数を
、保持時間T2にはクロック周波数をフリップ・フロッ
プにより分周した周波数を用いれば、デユーティ比の安
定した周波数が容易に実現できる。分局ビットを変更し
デユーティ比を変えることにより、放電抵抗値を変える
などの調整手段によらず誘導負荷3の時定数に合わせる
ことが可能となる。
Details will be explained with reference to FIG. The frequency fk1 generated by the oscillator 14 is expressed as a duty ratio, which is the ratio of the discharge time T+ to the holding time T2. It is a frequency with a constant duty ratio. It is desirable that the sample and hold voltage Vii be equal to 'ip even when the PWM output eo is off. At this time, the sample-and-hold voltage V i i decreases by V due to the discharge resistor 12 during T1. After Vr decreases, a pseudo-long discharge time constant equal to 11 can be obtained by holding the voltage again for a period of T2. This discharge time constant is dominated only by the duty ratio and the discharge resistance value, and is not affected by the deviation of the frequency fhs. A long time constant can be easily obtained by shortening the discharge time T1 and lengthening the holding time T2. By using a clock frequency for the discharge time T1 and a frequency obtained by dividing the clock frequency by a flip-flop for the holding time T2, a frequency with a stable duty ratio can be easily realized. By changing the branch bit and changing the duty ratio, it is possible to match the time constant of the inductive load 3 without using adjustment means such as changing the discharge resistance value.

第3図により説明した実施例において、放電抵抗12は
定電流源によっても実現できる。第5図により放電抵抗
12を定電流源を用いて実現した場合の実施例を示す。
In the embodiment illustrated in FIG. 3, the discharge resistor 12 can also be realized by a constant current source. FIG. 5 shows an embodiment in which the discharge resistor 12 is realized using a constant current source.

集積回路において数百にオームの抵抗値は、定電流源に
よる能動負荷を用いた方が得やすい。本実施例において
は、MOSトランジスタの面積比を変えたカレントミラ
ーを用いた例で説明するが、バイポーラトランジスタを
用いても構わない。抵抗20と直列にダイオード接続さ
れたn M OS トランジスタ21に、基準電流I 
retが流れている。これは通常数十から数百マイクロ
アンペアの電流である。トランジスタの面積比を変える
ことにより、n M OS トランジスタ22にnMO
Sトランジスタ21の1/Nの微小電流■、を流すこと
ができ、等価的により大きな抵抗値となる。本実施例に
よれば、定電流源をアナログスイッチ15とともにMO
Sトランジスタで構成すれば、特に集積化時の回路面積
が小さくできるといった利点がある。
Resistance values in the hundreds of ohms in integrated circuits are easier to obtain by using an active load with a constant current source. In this embodiment, an example using a current mirror in which the area ratio of MOS transistors is changed will be described, but bipolar transistors may also be used. A reference current I is applied to an nMOS transistor 21 diode-connected in series with a resistor 20.
ret is playing. This is typically tens to hundreds of microamperes of current. By changing the area ratio of the transistors, the nMOS transistor 22 can be
A minute current 1/N of that of the S transistor 21 can be caused to flow, resulting in an equivalently larger resistance value. According to this embodiment, the constant current source is used together with the analog switch 15.
If it is constructed using S transistors, there is an advantage that the circuit area can be particularly reduced during integration.

次に、本発明の第三の実施例を第6図により説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

これはアナログ的な補正手段によらず。This is regardless of analog correction methods.

ディジタル化して論理演算による補正処理をするもので
ある。電流検出電圧値vkkを、サンプルホールド回路
13でサンプルホールド電圧Vitとして出力した後、
A/D変換器51によりディジタル化し、ディジタル量
を演算回路52により補正して連続的な電流検出値とす
る。本実施例において、誘導負荷3の時定数をテーブル
として演算回路52に用意すれば、誘導負荷3の時定数
が変わった場合でも回路の変更が少なく容易に対応がで
きるといった利点がある。
The data is digitized and corrected using logical operations. After outputting the current detection voltage value vkk as a sample and hold voltage Vit in the sample and hold circuit 13,
It is digitized by an A/D converter 51, and the digital amount is corrected by an arithmetic circuit 52 to obtain a continuous current detection value. In this embodiment, if the time constant of the inductive load 3 is prepared as a table in the arithmetic circuit 52, there is an advantage that even if the time constant of the inductive load 3 changes, it can be easily handled with few changes to the circuit.

次に、本発明の第四の実施例を第7図により説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例において電流検出回路8は、半導体パワースイ
ッチ1にミラー電流の検出端子を備えた一例を示す。ミ
ラー電流j、は、半導体パワースイッチ1の素子電流i
chのセル比に応じた電流値となる。電流検出抵抗6e
はミラー電流i、に対して接続されるため、素子電流1
chに直列に用いた場合のパワー損失が生じない。ミラ
ー電流i、は、電流検出抵抗6eによって電流検出電圧
値V h hに変換されこれまでの実施例と同様に用い
られる。
In this embodiment, the current detection circuit 8 is an example in which the semiconductor power switch 1 is provided with a mirror current detection terminal. The mirror current j is the element current i of the semiconductor power switch 1
The current value corresponds to the cell ratio of the channel. Current detection resistor 6e
is connected to the mirror current i, so the element current 1
No power loss occurs when used in series with a channel. The mirror current i is converted into a current detection voltage value V h h by the current detection resistor 6e and used in the same manner as in the previous embodiments.

また、本実施例においては電流検出抵抗6eやコンデン
サ10.定電流源16の低電位側を定電圧源60で作ら
れる基準電圧V r e i を仮想接地電位としてい
る。定電圧源60は例えば定電圧源として良く知られて
いる。抵抗61,62.63とトランジスタ64,65
.66からなるバンドギャップ・リファレンス回路等が
あれば良い。詳細を第8図により説明する。小さな負荷
電流領域においても半導体パワースイッチlの電流制御
を精度良く行う場合、サンプルホールド回路13のバッ
ファアンプ11の低入力電圧域での不感帯が問題になる
。これはバッファアンプ11の電源電圧に制限されるも
のであり、接地電圧Eを基準にして入出力を行うために
生じるものである。入力電圧■。に、基準電圧V r 
e t をだけオフセット電圧を持たせてやればバッフ
ァアンプ11の低入力電圧域での不感帯の影響を無くす
ことができる。ミラー電流i、の増減による基準電圧V
 r e iの電圧変動を無くすためには、電流源67
によりバイアス電流■1を流せばよい。本実施例によれ
特に横比精度の優れた電流制御回路が実現できる。
Further, in this embodiment, the current detection resistor 6e and the capacitor 10. A reference voltage V r e i generated by a constant voltage source 60 on the low potential side of the constant current source 16 is set as a virtual ground potential. The constant voltage source 60 is well known as a constant voltage source, for example. Resistors 61, 62, 63 and transistors 64, 65
.. A bandgap reference circuit consisting of 66 circuits or the like is sufficient. Details will be explained with reference to FIG. When accurately controlling the current of the semiconductor power switch l even in a small load current range, the dead zone of the buffer amplifier 11 of the sample and hold circuit 13 in the low input voltage range becomes a problem. This is limited by the power supply voltage of the buffer amplifier 11, and occurs because input/output is performed with the ground voltage E as a reference. Input voltage■. , the reference voltage V r
If only e t has an offset voltage, the effect of the dead zone in the low input voltage range of the buffer amplifier 11 can be eliminated. Reference voltage V due to increase/decrease in mirror current i
In order to eliminate the voltage fluctuation of r e i, the current source 67
Therefore, it is sufficient to flow the bias current ■1. According to this embodiment, a current control circuit with particularly excellent aspect ratio accuracy can be realized.

次に、本発明の第五の実施例を第9図により説明する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

これは車両用発電機制御装置であるオルタネータの、負
荷電流を制御する機能を持つたICレギュレータ80へ
の実施例である。本来の電圧制御の制御ループ内に、電
流制御のループを持つことにより負荷電流の電流制限や
、出力変動の少ない電圧制御が実現できる。また本実施
例によれば、サンプルホールド回路13.放電回路17
を用いて半導体パワースイッチ1のオフ時の負荷電流が
検出できるため、サンプルホールド電圧V i iの検
出誤差が少なく電流制御のループが安定に動作するとい
った利点がある。
This is an example of an IC regulator 80 having a function of controlling load current of an alternator, which is a generator control device for a vehicle. By having a current control loop within the original voltage control control loop, it is possible to limit the load current and achieve voltage control with little output fluctuation. Further, according to this embodiment, the sample hold circuit 13. Discharge circuit 17
Since the load current when the semiconductor power switch 1 is turned off can be detected using the above, there is an advantage that the detection error of the sample-and-hold voltage V i i is small and the current control loop operates stably.

次に、本発明の第六の実施例を第10図により説明する
。これは、本発明を同一基板上にパワーICl3として
集積化したレイアウトの一例を示す。半導体パワースイ
ッチ1に対して熱的な影響が少なくなるよう、少なくと
も100ミクロン以上の一定距離りだけ離して平行にサ
ンプルホールド回路のコンデンサ1oを配置し、半導体
パワースイッチ1と反対側に放電回路17を配置する。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This shows an example of a layout in which the present invention is integrated as a power ICl3 on the same substrate. In order to reduce the thermal influence on the semiconductor power switch 1, the capacitor 1o of the sample and hold circuit is arranged in parallel at a distance of at least 100 microns or more, and the discharge circuit 17 is placed on the opposite side of the semiconductor power switch 1. Place.

本実施例によれば、半導体パワースイッチ1の熱的な影
響による放電電流の誤差を小さくすることができるとい
った利点がある。
According to this embodiment, there is an advantage that the error in the discharge current due to the thermal influence of the semiconductor power switch 1 can be reduced.

次にサンプルホールドコンデンサの放電時定数τを誘導
負荷を流れる電流の減衰時定数τ0に一致させる為の技
術を説明する。
Next, a technique for making the discharge time constant τ of the sample-and-hold capacitor match the attenuation time constant τ0 of the current flowing through the inductive load will be explained.

サンプルホールドコンデンサの放電時定数τ はτ=□
            ・・・(1)(α・xe) で表わされる。
The sample-hold capacitor discharge time constant τ is τ=□
...(1)(α・xe) It is expressed as follows.

ここで C:サンプルホ−ルコンデンサの静電容量 α:発振器の出力信号のオンデユーテ イ T I + T z 工e:引き抜き電流(定電流) 今、誘導負荷を流れる電流の減衰時定数τ0が50m5
であるとする。
Here, C: Capacitance α of the sample hole capacitor: On-duty of the oscillator output signal T I + T z E: Drawing current (constant current) Now, the decay time constant τ0 of the current flowing through the inductive load is 50m5
Suppose that

C= 50 p F 、 I e = 2 、05 m
 A 、 a =□とすれば、 とすることができる。
C = 50 pF, Ie = 2, 05 m
If A, a = □, then the following can be obtained.

もし誘導負荷の時定数が違って、100m5の場合は、
IC内部では■8又はαを変えて調整すれば良い。
If the time constant of the inductive load is different and is 100m5, then
Inside the IC, adjustment can be made by changing ■8 or α.

Ieの場合(Ie=1.02μA;以前の半分にする。In the case of Ie (Ie = 1.02 μA; half of the previous value.

) IC回路内部では特に修正の簡単なデユーティαを変え
るのが望ましい。クロックより分局してαを作っている
場合は、分周のbitをずらせば良い。通常アルミパタ
ーン(配線)で、 bitの選択が8来るようにする。
) It is particularly desirable to change the duty α, which is easy to modify, inside the IC circuit. If α is generated by dividing the clock, the frequency division bits may be shifted. Normally, the aluminum pattern (wiring) should have 8 bit selections.

外に端子を出して、外部より選択しても良い。You can also connect the terminal to the outside and select from the outside.

最後に、本発明を自動車用の発電機の制御に適用した例
で、特にインテリジェント型のICレギュレータに適用
した例を詳説する。
Finally, an example in which the present invention is applied to the control of an automobile generator, and in particular an example in which the present invention is applied to an intelligent IC regulator, will be explained in detail.

自動車用の発電機には、第11図に示す如く、直流電流
としてのバッテリ4と、このバッテリを電源とする直流
負荷あるいは発電機の交流出力を直接電源として用いる
交流負荷等々、種々の負荷が接続されている。当然バッ
テリ自身も発電機7aの負荷の一つである。
As shown in Fig. 11, a generator for an automobile has various loads, such as a battery 4 that provides direct current, and a direct current load that uses this battery as a power source, or an alternating current load that uses the alternating current output of the generator as a direct power source. It is connected. Naturally, the battery itself is also one of the loads of the generator 7a.

発電機7aは自動車のエンジンにより駆動され、三相交
流電源が出力される。この交流電源は整流器70aによ
って整流されバッテリ4に供給される。バッテリ4には
スイッチ群を介して直流負荷群が複数個接続されている
。負荷としてはカーエアコン、照明装置、音影機器、燃
料制御用電磁装置、デイフオガ一等である。
The generator 7a is driven by an automobile engine and outputs three-phase AC power. This AC power is rectified by a rectifier 70a and supplied to the battery 4. A plurality of DC load groups are connected to the battery 4 via switch groups. Loads include car air conditioners, lighting equipment, sound and video equipment, electromagnetic equipment for fuel control, and daylight gas.

また発電機の交流出力を直接電源とする負荷が接続され
る場合もある。例えば窓についた氷を急速に解氷するク
イッククリアガラスシステム等がある。
In addition, a load that uses the AC output of the generator as a direct power source may be connected. For example, there are quick clear glass systems that quickly melt ice from windows.

発電機1は界磁巻線3を有し、この界磁巻線に流れる電
流を制御することによってバッテリ4の電圧を所定値に
維持するのに十分な発電機の出方電圧(電流)が得られ
るように発電機を制御する。
The generator 1 has a field winding 3, and by controlling the current flowing through the field winding, the output voltage (current) of the generator is sufficient to maintain the voltage of the battery 4 at a predetermined value. Control the generator as you get.

尚、2はフライホイールダイオードである。Note that 2 is a flywheel diode.

以下界磁巻線電流の制御について説明する。Control of field winding current will be explained below.

バッテリ4の電圧を電圧検出回路130によって検出す
る。検出電圧に応じた信号Vaaはバッテリ設定電圧(
14,6±0 、25 V) Vacと比較され、その
偏差を偏差増幅器120で増幅して電圧偏差信号E2を
出力する。
The voltage of the battery 4 is detected by the voltage detection circuit 130. The signal Vaa corresponding to the detected voltage is the battery setting voltage (
14,6±0, 25 V) Vac, and the deviation is amplified by the deviation amplifier 120 to output the voltage deviation signal E2.

電圧−電流指令値変換回路110は電圧偏差信号ε2に
応じて、バッテリ電圧を設定電圧に維持するに必要な界
磁電流(目標界磁電流)に対応した電流指令値Iziを
出力する。
The voltage-current command value conversion circuit 110 outputs a current command value Izi corresponding to the field current (target field current) required to maintain the battery voltage at the set voltage according to the voltage deviation signal ε2.

切換回路170は、後述する初期励磁回路140からの
電流指令値1t2.負荷応答制御回路からの電流指令値
工、3.温度検出回路160からの電流指令値If+の
どの電流指令値を目標電流指令値Izoとして出力する
かを選択し切換る。
The switching circuit 170 receives a current command value 1t2. from the initial excitation circuit 140, which will be described later. Current command value from load response control circuit, 3. Which current command value from the current command value If+ from the temperature detection circuit 160 is to be output as the target current command value Izo is selected and switched.

偏差増幅回路100は目標電流指令値Izoと後述する
界磁電流検出回路8からの実電流値信号Iffとを比較
してその偏差を増幅し、最終電流指令値としての電流偏
差信号E1を出力する。
The deviation amplification circuit 100 compares the target current command value Izo and the actual current value signal Iff from the field current detection circuit 8, which will be described later, amplifies the deviation, and outputs a current deviation signal E1 as the final current command value. .

電流供給回路70は、例えばPWM (PulseWi
dth Modulation)制御回路とこの出力で
駆動される例えばFET (電界効果トランジスタ)と
から成り、電流偏差信号εlに応じたデユーティで界磁
巻線電流icHをチョッパ制御する。
The current supply circuit 70 is, for example, a PWM (Pulse Wi
dth Modulation) control circuit and, for example, an FET (field effect transistor) driven by this output, chopper-controls the field winding current icH with a duty according to the current deviation signal εl.

電流検出回路90は界磁巻線回路に直列に接続された電
流検出抵抗Rの端子電圧からそこに流れる電流を検出し
、検出電流に応じて定電流信号Itzを出力する。
The current detection circuit 90 detects the current flowing there from the terminal voltage of the current detection resistor R connected in series with the field winding circuit, and outputs a constant current signal Itz in accordance with the detected current.

界磁電流の電流源は、整流器70aで整流された直流電
流と、バッテリからの直流電源の2種類あり、通常運転
時は整流器70aの出力電流によつて自己励磁される。
There are two types of current sources for the field current: a DC current rectified by the rectifier 70a and a DC power source from a battery.During normal operation, the field current is self-excited by the output current of the rectifier 70a.

エンジンのスタート時のように発電機の回転数NGが低
い時は十分な発電電流が得られないのでこの時はバッテ
リ4から電流が供給される。
When the rotational speed NG of the generator is low, such as when starting the engine, sufficient generated current cannot be obtained, so current is supplied from the battery 4 at this time.

初期励磁回路140は、このようにエンジンの回転数が
所定値NGOより低く発電機の駆動トルクがエンジンに
負担となる様な運転状態の時、第14図に示す如く界磁
電流を必要最少値にする為に現在の電流指令値Ifmを
Izi、にセットする機能を有する。
The initial excitation circuit 140 sets the field current to the minimum necessary value as shown in FIG. 14 when the engine speed is lower than the predetermined value NGO and the driving torque of the generator places a burden on the engine. It has a function of setting the current command value Ifm to Izi to make the current command value Ifm.

負荷応答回路150は負荷の投入をバッテリ電圧の急変
によって検出し、エンジンの回転数がアイドル回転数の
ように低回転の時は、第13図に示すように電流指令値
を2〜3秒かけて目標電流指令値11&まで徐々に増加
させるランプ状電流指令値Izgを出力する。
The load response circuit 150 detects the application of a load by a sudden change in battery voltage, and when the engine speed is low such as idling speed, the current command value is changed over a period of 2 to 3 seconds as shown in FIG. A ramp-shaped current command value Izg that gradually increases to a target current command value 11& is output.

温度検出回路160はチョッパ用の半導体スイッチング
素子の温度を検出し、この温度が所定値Ta以上に高温
になった時は、第5図に示す如く電流指令値I。を温度
に応じて減少する指令値工5番を出力する。
The temperature detection circuit 160 detects the temperature of the semiconductor switching element for the chopper, and when this temperature exceeds a predetermined value Ta, the current command value I is set as shown in FIG. Outputs the command value No. 5 that decreases according to the temperature.

以上説明した実施例に基づいて本発明の基本的考え方を
説明する。
The basic idea of the present invention will be explained based on the embodiments described above.

すなわち、界磁巻線電流指令値発生手段Aはバッテリ電
圧と所定の設定電圧との電圧偏差E2に応した信号Iz
oと界磁電流信号発生手段Bからの信号工5.とに基づ
いて界磁電流指令値E1を発生し、この電流指令値El
に基づいて界磁巻線電流供給手段Cから界磁巻線に所定
の電流が供給される。
That is, the field winding current command value generating means A generates a signal Iz corresponding to the voltage deviation E2 between the battery voltage and a predetermined set voltage.
5. Signal equipment from o and field current signal generating means B. A field current command value E1 is generated based on this current command value El.
Based on this, a predetermined current is supplied from the field winding current supply means C to the field winding.

この様に構成されているので、バッテリに接続されてい
る負荷が投入されてバッテリ電圧が降下すると、それに
見合って電流指令値ε1が増大し、界磁巻線電流icH
が増加する。その結果発電機の出力電圧(電流)が増加
してバッテリが所定電圧まで充電される。
With this configuration, when the load connected to the battery is turned on and the battery voltage drops, the current command value ε1 increases commensurately, and the field winding current icH
increases. As a result, the output voltage (current) of the generator increases and the battery is charged to a predetermined voltage.

この状態で、界磁巻線の温度が上昇して抵抗値が温度の
影響で大きくなったとすると、界磁電流が流れなくなっ
て不用意に電流が低下する。
In this state, if the temperature of the field winding increases and the resistance value increases due to the influence of temperature, the field current will stop flowing and the current will drop unexpectedly.

しかし、電流が低下しようとすると電流指令値が増大し
て供給量を自動的に増大するから発電機の出力は界磁巻
線の抵抗値が増大しても変化することがなく、負荷(バ
ッテリも含む)の要求に応じた出力が維持できる。
However, when the current is about to decrease, the current command value increases and the supply amount is automatically increased, so the output of the generator does not change even if the resistance value of the field winding increases, and the load (battery) It is possible to maintain output according to the demands of

以下第16図に示す具体的な回路図について説明する。The specific circuit diagram shown in FIG. 16 will be explained below.

各図面を通じて同一符号は相当部分を示す。71は界磁
巻線2に流れる電流をスイッチング制御するパワートラ
ンジスタやFET等のスイッチング素子からなるチョッ
パ、170は上記各制御回路へ電源電圧VCCを供給す
る定電圧電源装置、180は直流負荷である。その他の
構成は第1図と同様である。電圧−電流指令値変換回路
110において、Rz、R2は分圧抵抗で、定電圧電源
回路170の出力電源電圧Vccを分圧してバッテリ4
の充電電圧の設定値Vacを出力する。
The same reference numerals indicate corresponding parts throughout the drawings. 71 is a chopper consisting of a switching element such as a power transistor or FET that controls the switching of the current flowing through the field winding 2; 170 is a constant voltage power supply device that supplies power supply voltage VCC to each of the above control circuits; and 180 is a DC load. . The other configurations are the same as in FIG. 1. In the voltage-current command value conversion circuit 110, Rz and R2 are voltage dividing resistors, which divide the output power supply voltage Vcc of the constant voltage power supply circuit 170 and supply the voltage to the battery 4.
Outputs the set value Vac of the charging voltage.

Rs、R4は入力分圧抵抗でバッテリ電圧VBをフィー
ドバックする。AXは演算増幅器で、入力抵抗R4〜R
6及びフィードバック抵抗R7を有し、偏差増幅器を構
成する。電流制御回路100において、A2は演算増幅
器で、入力抵抗Rs、Re。
Rs and R4 are input voltage dividing resistors that feed back the battery voltage VB. AX is an operational amplifier, and input resistors R4 to R
6 and a feedback resistor R7, forming a deviation amplifier. In the current control circuit 100, A2 is an operational amplifier with input resistors Rs and Re.

RIO及びフィードバック抵抗Rzzを有し、110の
電圧制御回路からの電流指令Illあるいは補助回路か
らの指令値I f2.I f8. I xiのいずれか
選択された指令値Izoと、界磁電流検出回路出力Il
lとの偏差を演算する演算増幅器である。P!t1M制
御回路70において、A8は演算増幅器で入力抵抗Rs
x+ Ria、 R14と帰還コンデンサC】で積分器
を構成し、入力電圧に対して積分動作を行うとともに、
入力抵抗Rs aを介して入力される入力信号ε1と他
の入力抵抗Rzzを介して入力される電圧eoとの加減
算を行う。後段のA4も演算増幅器で、前記積分器の出
力eiを入力抵抗R13を介して正端子へ入力するとと
もに、出力eoを帰還抵抗Rs6を介して同様に正端子
へフィードバックして、ヒステリシスをもったコンパレ
ータを構成する。このコンパレータA4の動作レベルは
電源電圧Vccを分圧抵抗R17、Rlsで分圧し、入
力抵抗R19を介して負端子へ与えられる。上記のよう
な回路構成の積分器とコンパレータの組合せで、コンパ
レータの出力eoを積分器の入力ヘフイードパツクする
と方形波を出力する自励発振器として動作する。すなわ
ち、入力電圧E1に比例してデユーティが変化するPW
M制御回路として機能する。
RIO and a feedback resistor Rzz, and receives the current command Ill from the voltage control circuit 110 or the command value I f2 from the auxiliary circuit. I f8. The command value Izo selected from Ixi and the field current detection circuit output Il
This is an operational amplifier that calculates the deviation from l. P! In the t1M control circuit 70, A8 is an operational amplifier with an input resistance Rs.
x+ Ria, R14 and feedback capacitor C] constitute an integrator, perform integral operation on the input voltage, and
Addition and subtraction are performed between the input signal ε1 input through the input resistor Rsa and the voltage eo input through another input resistor Rzz. A4 in the latter stage is also an operational amplifier, which inputs the output ei of the integrator to the positive terminal via the input resistor R13, and also feeds back the output eo to the positive terminal via the feedback resistor Rs6 to provide hysteresis. Configure the comparator. The operating level of this comparator A4 is determined by dividing the power supply voltage Vcc by voltage dividing resistors R17 and Rls and applying it to the negative terminal via an input resistor R19. A combination of an integrator and a comparator having the above circuit configuration operates as a self-excited oscillator that outputs a square wave when the output eo of the comparator is fed back to the input of the integrator. In other words, PW whose duty changes in proportion to the input voltage E1
Functions as an M control circuit.

次に71はチョッパであり、スイッチング素子のパワー
トランジスタTI とドライバトランジスタT2とフラ
イホイルダイオードDi 、パワートランジスタT1の
電流検出用シャント抵抗8等でチョッパ回路が構成され
、界磁巻線2に流れる電流ifを前記PWM制御回路の
出力信号eoによりスイッチング制御する。上記チョッ
パ用素子としては他にFET等のスイッチング素子があ
り。
Next, 71 is a chopper, and a chopper circuit is constituted by a power transistor TI as a switching element, a driver transistor T2, a flywheel diode Di, a shunt resistor 8 for current detection of the power transistor T1, etc., and a current flowing through the field winding 2. switching of if is controlled by the output signal eo of the PWM control circuit. In addition to the chopper elements mentioned above, there are switching elements such as FETs.

いずれの手段を用いてもよい。Any means may be used.

9oは電流検出回路である。A5は演算増幅器で、入力
抵抗R20−R22+帰還抵抗R28で構成される。9
1はアナログスイッチで92のバッファを介して、7の
PWM制御の出力eoで駆動される。C2は出力電圧ホ
ールド用コンデンサである。
9o is a current detection circuit. A5 is an operational amplifier, which is composed of input resistors R20-R22+feedback resistor R28. 9
1 is an analog switch and is driven by the PWM control output eo of 7 via a buffer 92. C2 is an output voltage holding capacitor.

次に、上記構成における各部の動作を説明する。Next, the operation of each part in the above configuration will be explained.

先ず、界磁電流検出回路90の動作を次に示す。First, the operation of the field current detection circuit 90 will be described below.

第17図は電流検出回路90の構成図であり、第18図
に各部動作波形を示す。上記電流検出回路による電流検
出は、第18図のごとく断続電流であるパワー素子の電
流icHを検出している。
FIG. 17 is a block diagram of the current detection circuit 90, and FIG. 18 shows operating waveforms of each part. The current detection by the current detection circuit detects the current icH of the power element which is an intermittent current as shown in FIG.

すなわち、シャント抵抗Rでチョッパ電流ic+−+を
検出して演算増幅器A5で増幅しvcH信号とする。
That is, the chopper current ic+-+ is detected by the shunt resistor R and amplified by the operational amplifier A5 to produce a vcH signal.

チョッパの検出信号VCHはアナログスイッチ91とホ
ールドコンデンサC2の回路によりサンプルホールドさ
れ模擬界磁電流信号■。に変換される。
The chopper detection signal VCH is sampled and held by the analog switch 91 and hold capacitor C2 circuit to generate a simulated field current signal ■. is converted to

更に詳しく説明すると、PWM制御回路70の出力のP
WM信号eoに同期させてアナログスイッチ91を0F
FL、チョッパがOFF期間中のチョッパ電流icHは
チョッパOFFする直前の電流値をホールドしてこの時
の検出信号をV i 5信号とする。また、チョッパが
ON期間中はアナログスイッチ91をONLチョッパ電
流icHの検出信号VC)IをそのままV x i信号
とする。なお、アナログスイッチ91のON、OFF動
作は上記したPWM制御信号eoによりバッファ92を
介して行われる。
To explain in more detail, P of the output of the PWM control circuit 70
Analog switch 91 is set to 0F in synchronization with WM signal eo.
The chopper current icH during the OFF period of FL and the chopper is held at the current value immediately before the chopper is turned OFF, and the detection signal at this time is set as the V i 5 signal. Further, while the chopper is ON, the analog switch 91 is turned on so that the detection signal VC)I of the ONL chopper current icH is directly used as the V x i signal. Note that the ON/OFF operation of the analog switch 91 is performed via the buffer 92 in accordance with the above-mentioned PWM control signal eo.

抵抗6e、発振器14.スイッチング素子15゜定電流
源16、コンデンサC2で構成されるコンデンサC2の
放電回路の動作は第7,9図で詳細に説明した通りであ
る。
Resistor 6e, oscillator 14. The operation of the discharge circuit of the capacitor C2, which is composed of the switching element 15, the constant current source 16, and the capacitor C2, is as explained in detail in FIGS. 7 and 9.

上記の動作により第18図に示したごとく、チョッパ電
流icHから得られた模擬界磁電流検出電圧Vtzの波
形は断続することなく、はぼ界磁電流j、に近い動作波
形となる。この結果、界磁電流検出回路の静特性は第1
9図のごとく直線性の良い特性が得られるとともに、小
さい界磁電流から大きな界磁電流まで広い範囲に亘って
検出できる。
With the above operation, as shown in FIG. 18, the waveform of the simulated field current detection voltage Vtz obtained from the chopper current icH is not interrupted and becomes an operating waveform close to the field current j. As a result, the static characteristics of the field current detection circuit are
As shown in Fig. 9, characteristics with good linearity can be obtained, and a wide range of field currents from small to large field currents can be detected.

また、絶縁形の検出器を必要としないので電流検出器を
安価に構成できる。
Furthermore, since an insulated type detector is not required, the current detector can be constructed at low cost.

次に電流制御動作について説明する。第16図に戻って
、PWM制御回路70は、チョッパ71をPWM制御す
るためのもので、増幅器As、積分コンデンサCz、積
分抵抗Rzz等で構成される積分器と、増幅器A4の出
力を抵抗器RIBで正帰還させてヒステリシステをもっ
た比較器とで構成される。そして、比較器A4の出力e
Oを積分入力抵抗R12へフィードバックすることで、
デユーティ制御が可能なPWM制御回路となる。上記P
WM制御回路は、入力信号(電圧)ε1に対して出力信
号eoの通電デユーティ(通流率)を比例的に制御でき
る機能を有している。
Next, the current control operation will be explained. Returning to FIG. 16, the PWM control circuit 70 is for PWM control of the chopper 71, and includes an integrator consisting of an amplifier As, an integrating capacitor Cz, an integrating resistor Rzz, etc., and a resistor that connects the output of the amplifier A4. It is composed of a comparator with positive feedback and hysteresis using RIB. Then, the output e of comparator A4
By feeding back O to the integral input resistor R12,
This becomes a PWM control circuit capable of duty control. Above P
The WM control circuit has a function of proportionally controlling the conduction duty (conduction rate) of the output signal eo with respect to the input signal (voltage) ε1.

そして、PWMの入力信号ε1は、100の偏差増幅器
より与えられる。すなわち、偏差増幅器100では電圧
制御回路からの信号■10と前記した界磁電流検出信号
Izzとの差をゲイン倍(G=Rss/Rs=R1o/
Ra) してPWM制御回路70の入力信号E1として
出力する。
The PWM input signal ε1 is provided by a 100 deviation amplifier. That is, in the deviation amplifier 100, the difference between the signal 10 from the voltage control circuit and the field current detection signal Izz is multiplied by a gain (G=Rss/Rs=R1o/
Ra) and output as the input signal E1 of the PWM control circuit 70.

したがって、電流制御は、100の偏差増幅器、70の
PWM制御回路、90の界磁電流検出回路。
Therefore, the current control includes 100 deviation amplifiers, 70 PWM control circuits, and 90 field current detection circuits.

71のチョッパ回路、2の界磁巻線等で構成される回路
を用いて行われる。
This is carried out using a circuit consisting of 71 chopper circuits, 2 field windings, etc.

今、界磁電流指令Iioが与えられると偏差増幅器10
0では電流のフィードバック信号1itとから得られる
偏差信号E1を発生し、PWM信号回路70に与える。
Now, when the field current command Iio is given, the deviation amplifier 10
0, a deviation signal E1 obtained from the current feedback signal 1it is generated and applied to the PWM signal circuit 70.

PWM制御回路70では出力のPWM信号eOによりチ
ョッパ71を動作させて界磁電流iiが指令値と一致す
るようにフィードバック制御を行う。
The PWM control circuit 70 operates the chopper 71 using the output PWM signal eO to perform feedback control so that the field current ii matches the command value.

したがって、第20図に示すように電流指令値工ioを
変えることにより界磁電流を任意に設定できる。
Therefore, the field current can be set arbitrarily by changing the current command value Io as shown in FIG.

尚、図に示すPWM回路は可変周波数のPWM回路とし
て構成されている。
Note that the PWM circuit shown in the figure is configured as a variable frequency PWM circuit.

このようなPWM制御回路は1通流率を示すeoに応じ
て、eOが50%のところで、周波数が最大となり、そ
の点よりeOが大でも小でも周波数が小さくなる様に制
御され、界磁電流の脈流率を一定の狭い範囲内に抑制す
ることができる。
Such a PWM control circuit is controlled so that the frequency reaches its maximum when eO is 50%, and the frequency decreases from that point regardless of whether eO is large or small, depending on eo, which indicates the conduction rate. The pulsating current rate can be suppressed within a certain narrow range.

また、第21図に示すごとく、電流指令1xoを急変さ
せた場合でも界磁電流itは指令値に追従した動作とな
る。したがって、本発明を用いると、例えば、第22図
に示すように、従来の通流率制御の場合は発電機の駆動
トルクが界磁巻線抵抗の温度変化によって、低温時は大
きくなり、高温時は小さくなる変化を示す特性となる。
Further, as shown in FIG. 21, even when the current command 1xo is suddenly changed, the field current it follows the command value. Therefore, when the present invention is used, for example, as shown in FIG. 22, in the case of conventional conductivity control, the driving torque of the generator increases due to temperature changes in the field winding resistance, and increases at low temperatures. It is a characteristic that shows a change that decreases over time.

この結果、発電機の界磁巻線や、チョッパの素子の容量
を冷温時に耐えるように設計しなければならずオーバス
ペックとなる問題があったが、本発明の電流制御を用い
ることにより第23図に示すごとく界磁巻線抵抗の冷温
差があっても目標とする電流に制御可能なため、冷温差
による影響は現われない。
As a result, the capacity of the field winding of the generator and the capacity of the chopper element had to be designed to withstand cold temperatures, resulting in overspec. However, by using the current control of the present invention, As shown in the figure, even if there is a difference in field winding resistance between cold and hot, the current can be controlled to the target value, so the influence of the difference in cold and hot temperatures does not appear.

また、電源電圧等の変化による電流の変動等の影響も受
けない。したがって、オルタネータの界磁巻線やチョッ
パ等のスイッチング素子もオーバスペックの設計は不要
であり、パワーアップが図れることになる。すなわち、
通常状態における動作の最大値を低温時の特性までアン
プすれば、その分容量アップとなり、オルタネータとし
ては高出力化が図れる。そのアンプ率は数10%にもな
り、その効果が大である。
Furthermore, it is not affected by current fluctuations caused by changes in power supply voltage, etc. Therefore, there is no need to design over-spec switching elements such as field windings and choppers of the alternator, and power can be increased. That is,
By amplifying the maximum operating value under normal conditions to the characteristics at low temperatures, the capacity can be increased by that amount, and the alternator can achieve high output. The amplification rate is several tens of percent, and the effect is great.

上記した電流制御回路を用いた電圧制御回路の動作は次
の通りである。第16図に戻って、電圧制御回路110
では、実際のバッテリ電圧(発電機出力電圧)VBがバ
ッテリ充電電圧値Vscと一致するようにフィードバッ
ク制御を行う。すなわち、偏差増幅器A1によりバッテ
リの設定電圧Vscとバッテリ電圧Vsの偏差信号Iz
o(電流指令)を出力し、電流制御回路100へ与える
。そして、上記したごとく電流制御回路100の出力信
号Elが発生する。PWM制御回路70は、前記出力信
号ε1に応じてON、OFFのPWM制御(パルス幅制
御)パルス8力eoを発生させ、チョッパ71を介して
発電機7aの界磁巻線3に断続するパルス電圧viを印
加し、界磁電流j!を制御する。上記制御動作において
、界磁電流i、を上記したごとくシャント抵抗Rにより
検出され電流検出回路9を介して電流制御回路100ヘ
フイードバツクされ電流制御を行う。その結果、発電機
1の電機子巻線出力電圧が制御され三相整流器3を介し
てバッテリ4を充電したり、負荷へ電流を供給する。そ
して、発電機7aの出力電圧Vaは電圧制御回路110
ヘフイードバツクされ、出力電圧がバッテリ設定電圧V
acと一致するようにフィードバック制御される。
The operation of the voltage control circuit using the above-described current control circuit is as follows. Returning to FIG. 16, voltage control circuit 110
Now, feedback control is performed so that the actual battery voltage (generator output voltage) VB matches the battery charging voltage value Vsc. That is, the deviation amplifier A1 generates a deviation signal Iz between the battery set voltage Vsc and the battery voltage Vs.
o (current command) is output and given to the current control circuit 100. Then, as described above, the output signal El of the current control circuit 100 is generated. The PWM control circuit 70 generates eight ON/OFF PWM control (pulse width control) pulses eo in response to the output signal ε1, and intermittently applies the pulses to the field winding 3 of the generator 7a via the chopper 71. Apply voltage vi, field current j! control. In the above control operation, the field current i is detected by the shunt resistor R as described above and fed back to the current control circuit 100 via the current detection circuit 9 to perform current control. As a result, the armature winding output voltage of the generator 1 is controlled to charge the battery 4 and supply current to the load via the three-phase rectifier 3. The output voltage Va of the generator 7a is controlled by the voltage control circuit 110.
Feedback is performed and the output voltage is set to the battery setting voltage V.
Feedback control is performed to match ac.

次に第12図に基づき本実施例の周辺の技術を説明する
Next, the peripheral technology of this embodiment will be explained based on FIG. 12.

1、?D:弓」乳路 この回路はI M Hzの基本クロック及びそれを分周
したクロック信号を発生する。
1.? D: Bow Milk Path This circuit generates a basic clock of I MHz and a clock signal obtained by dividing the basic clock.

CL lはI M Hzの基本クロックでチャージ・ポ
ンプ回路を駆動し、FET1のゲートに高電圧をチャー
ジする。
CL l drives a charge pump circuit with a basic clock of I MHz and charges a high voltage to the gate of FET1.

CL2〜CLsoはCL l を分周したクロック信号
で各タイマー回路のクロック信号を供給する。
CL2 to CLso are clock signals obtained by dividing the frequency of CL l and supply clock signals for each timer circuit.

2 、  口           Llこの回路は発
電機の回転数を検出し、回路動作を切換える為の回転数
信号を出力する。
2. Mouth Ll This circuit detects the rotation speed of the generator and outputs a rotation speed signal for switching circuit operation.

回路数の検出はP端子(電機子巻線の一相)の周波数f
pが、 6o・2 (但し、Nは発電機の回転数(r、p、m) ; qは
発電機の極数;2は全波整流時の定数)で表されるので
、この周波数fpとクロックパルスCLθ、CLIOと
を周波数比較することによって行なわれる。
The number of circuits is detected by the frequency f of the P terminal (one phase of the armature winding).
Since p is expressed as 6o・2 (N is the rotation speed of the generator (r, p, m); q is the number of poles of the generator; 2 is the constant during full-wave rectification), this frequency fp This is done by comparing the frequencies of the clock pulses CLθ and CLIO.

N1出力は発電機が500r、p、m以上の時「1」と
なり未満の時「O」となる。
The N1 output becomes "1" when the generator is 500r, p, m or more, and becomes "O" when it is less than 500r, p, m.

N2出力は発電機が100 Or、p、+a以上の時「
1」となり未満の時「0」となる。
N2 output is when the generator is 100 Or, p, +a or more.
1", and when it is less than 0, it becomes 0.

N3出力は発電機が250 Or、p、m以上の時「1
」となり未満の時rOJとなる。
N3 output is "1" when the generator is 250 Or, p, m or more.
'', and when it is less than rOJ.

3、電化 口 この回路の役目は界磁巻線、電機子巻線が断線したり、
FETIがオープン破壊した時に、バッテリがチャージ
されず、最終的にエンストしてしまうのを防止する為1
発電を停止している時(エンジンが回転していない時も
含む)に、チャージ・ランプを点灯して報知する。
3. Electrification The role of this circuit is to prevent the field winding and armature winding from breaking.
To prevent the battery from being charged and eventually stalling when the FETI is opened and destroyed.1
When power generation is stopped (including when the engine is not rotating), the charge lamp lights up to notify you.

その動作は発電機が100 Or、p、+u未満の時チ
ャージ・ランプを点灯する。1000r、p、mに達す
るとチャージ・ランプを消灯する。エンジン回転数が再
び下がって50 Or、p、m以下になると再びチャー
ジ・ランプを点灯する。
Its operation is to turn on the charge lamp when the generator is less than 100 Or, p, +u. When reaching 1000r, p, m, the charge lamp is turned off. When the engine speed drops again to below 50 Or, p, m, the charge lamp will turn on again.

エンジンのアイドル回転数を700r、p、m 。The idle speed of the engine is 700 r, p, m.

クランク・プーリと発電機のプーリのプーリ比を2とす
ると、アイドル時の発電機回転数は1400r、p、m
である。ゆえに、発電機が正常な場合には、チャージ・
ランプが消灯する。
If the pulley ratio between the crank pulley and the generator pulley is 2, the generator rotation speed at idle is 1400 r, p, m.
It is. Therefore, if the generator is normal, charging
The lamp goes out.

尚、発電していない時には回転数が0であり、チャージ
・ランプを点灯する。
Note that when power is not being generated, the rotation speed is 0 and the charge lamp is lit.

重要な点はN1とN2との間でヒステリシスを持たせた
ところにある。これはクランキング時等にランプが点滅
することがなく運転者に不安感を与えないという効果が
ある(第29図。
The important point is that hysteresis is provided between N1 and N2. This has the effect that the lamp does not flash during cranking, etc., and does not make the driver feel anxious (Fig. 29).

第30図参照)。(See Figure 30).

4.8端子オープン  口 この回路の役目はS端子(バッテリ電圧検出端子が、配
線がはずれた等の理由でオープン状態になった時に、 ■ 発電機が無制御になるのを防止する。
4.8 Terminal Open The role of this circuit is to prevent the generator from going uncontrolled when the S terminal (battery voltage detection terminal becomes open due to disconnection of the wiring, etc.).

■ チャージ・ランプを点滅させ、運転者に警報を与え
る6 ものである。
■ It flashes the charging lamp and gives a warning to the driver6.

その動作は、 ■ 通常はS端子の電圧を基準電圧と比較して、電圧制
御を行っている。S端子がオープンになると、バッテリ
電圧Vcが低下し、一定値(7v)以下の時にS−S端
子電圧切替回路によって端子をSからBに切換える。
Its operation is as follows: (1) Normally, voltage control is performed by comparing the voltage at the S terminal with a reference voltage. When the S terminal becomes open, the battery voltage Vc decreases, and when it is below a certain value (7V), the terminal is switched from S to B by the S-S terminal voltage switching circuit.

■ 同時に、チャージ・ランプを点滅させるにの点滅は
チャージ・ランプを1秒間隔で点灯、消灯させる(第2
1図参照)。
■ At the same time, the flashing of the charge lamp turns the charge lamp on and off at 1 second intervals (second
(See Figure 1).

5.8   オープン  ロ この回路の役目はS端子(発電機の出カケープル)が、
配線がはずれた等の理由でオープン状態になった時に、 ■ 発電機が無制御になるのを防止する。
5.8 Open B The role of this circuit is that the S terminal (generator output cable)
■ Prevents the generator from going uncontrolled when it becomes open due to disconnected wiring, etc.

■ チャージ・ランプを点滅させ、運転者に警報を与え
る。
■ Flashes the charge lamp and gives a warning to the driver.

点にある。At the point.

S端子がオープン状態で車の運転を続けると、バッテリ
が充電されてないので、バッテリが放電し、最後にはエ
ンストする。
If you continue to drive the car with the S terminal open, the battery will discharge because it is not charged, and eventually the engine will stall.

その動作は ■ S端子が外れた場合、バッテリへ充電されないので
、S端子の電圧が低下する(正常時14.5V に対し
、11〜12V程度)、その結果、界磁電流指令値が増
大してS端子電圧が増大する。これによってVBが一定
値(18V)以上になるとS−S端子電圧切替回路で電
圧検出端子をS端子からS端子に切換える。これによっ
てVBが14.5V に制御される。
The operation is ■ If the S terminal is disconnected, the battery will not be charged, so the voltage at the S terminal will drop (approximately 11 to 12 V compared to 14.5 V under normal conditions), and as a result, the field current command value will increase. The S terminal voltage increases. As a result, when VB exceeds a certain value (18V), the voltage detection terminal is switched from the S terminal to the S terminal by the S-S terminal voltage switching circuit. This controls VB to 14.5V.

■ 同時にチャージ・ランプの点滅を行う。■ At the same time, the charge lamp flashes.

■ ■〜■の動作は、一定時間(1分)ごとにリセット
される。これはS端子オープン状態が正常状態に復帰し
た場合、バッテリ電圧(=Vs)を正常に戻すためであ
る(第22図参照)。
■ The operations from ■ to ■ are reset at fixed time intervals (1 minute). This is to restore the battery voltage (=Vs) to normal when the S terminal open state returns to normal state (see FIG. 22).

6、電  口 この回路の役目は何らかの理由により、電圧制御不能に
なった場合に、警報を行う点にある。
6. Electric port The role of this circuit is to issue an alarm if voltage control becomes uncontrollable for some reason.

ユニで電圧制御不能になる場合とは ■ FETIが短絡破壊した場合 ■ S端子とF端子が外部で短絡した場合(金属片が端
子間にはさまった場合) が考えられる。
Possible cases in which voltage control becomes uncontrollable in the unit:■ When the FETI is short-circuited and destroyed.■ When the S terminal and F terminal are shorted externally (when a piece of metal is caught between the terminals).

電圧制御不能のまま運転を続行すると、(i)バッテリ
が過充電になり、水素ガスがエンジン・ルーム内に充満
し、爆発する危険性が有る。
If operation continues without voltage control, (i) the battery may become overcharged, hydrogen gas may fill the engine compartment, and there is a risk of explosion.

(ii)高回転時に過電圧が発生し、ランプ・電子機器
等の車載電気負荷を損傷させる。
(ii) Overvoltage occurs at high speeds, damaging on-vehicle electrical loads such as lamps and electronic devices.

等の不具合が生じるが、この回路で報知することにより
これを未然に防止する。
Such problems may occur, but this can be prevented by notifying through this circuit.

その動作は上記モードの時には、界磁電流指令値はOに
なり、FETIのゲート電圧は連続的にOvとなるが、
一定時間(3秒)以上ゲート電圧がOvになった場合は
、過電圧モードであると判断し、チャージ・ランプを点
滅する。
When the operation is in the above mode, the field current command value becomes O, and the gate voltage of FETI becomes Ov continuously.
If the gate voltage remains Ov for a certain period of time (3 seconds) or more, it is determined that it is in overvoltage mode and the charge lamp blinks.

その点滅周期は0.25秒点灯、0.25 秒消灯であ
る(第33図参照)。
The blinking cycle is 0.25 seconds on and 0.25 seconds off (see Figure 33).

ニー」5二1臥蔽 この回路の役目はS端子オープン、S端子オープン、過
電圧4発電停止の際にチャージ・ランプを点滅させて、
その警報を行う点にある。
The role of this circuit is to flash the charge lamp when the S terminal is open, the S terminal is open, and the overvoltage 4 power generation is stopped.
The point is to issue the warning.

そしてその動作は、上記4つの信号の論理和(OR)を
演算し、FET2のゲートを駆動することにより行うも
のである。
The operation is performed by calculating the logical sum (OR) of the above four signals and driving the gate of FET2.

ここで重要なのは点滅周期を事象ごとに整数倍としたこ
とである。これによってチャージ・ランプの点滅パター
ンを見ることにより、どこが悪いかを診断できる。更に
またランプ表示に重要度の高い方から優先順位をつける
こともできる。例えば■発電停止、■過電圧、■B端子
オープン、■S端子オープンの順に周波数を低くしてお
く等である(第24図参照)。
What is important here is that the blinking period is set to an integer multiple for each event. This allows you to diagnose what is wrong by looking at the flashing pattern of the charge lamp. Furthermore, it is also possible to prioritize the lamp displays in descending order of importance. For example, the frequency may be lowered in the following order: ∎ Stopping power generation, ∎ Overvoltage, ∎ B terminal open, and ∎ S terminal open (see Fig. 24).

旦−過1犬兎1 この回路の役目は界磁巻線が短絡した時に、FETIに
過電流が流れて破壊するのを防止する点にある。
The role of this circuit is to prevent overcurrent from flowing through the FETI and destroying it when the field winding is short-circuited.

その動作はeoがHighにもかかわらず、F端子の電
圧が低いままである時に、FETIのゲートをロックす
る。
Its operation locks the gate of FETI when the voltage at the F terminal remains low even though eo is high.

旦−m劃【匿 この回路の役目は、発電機の回転数NGが例えば回転数
N 1 (= 50 Or、p、m)の様な低回転で自
励発電ができない状態を検出して、チョッパの通流率が
約30%程度になる様その電流指令値Iz2を出力し、
それに基づいて目標電流指令値Izoが切替回路から出
力される。
The role of this circuit is to detect a state in which self-excited power generation is not possible when the rotational speed NG of the generator is low, such as the rotational speed N 1 (= 50 Or, p, m). Output the current command value Iz2 so that the chopper conductivity becomes about 30%,
Based on this, the target current command value Izo is output from the switching circuit.

10、S−B    電    口 この回路の役目は常時S端子電圧(バッテリ端子から直
接取出す電圧)をフィルタ回路を介してフィードバック
し、電圧制御を行っている場合において、S端子がはず
れた場合にはS端子電圧(発電機とバッテリ間の途中配
線から取出す電圧)を入力し、電圧制御を継続して行い
、発電機からバッテリへの無充電状態になることを防止
する。
10. S-B Electric Port The role of this circuit is to constantly feed back the S terminal voltage (voltage taken directly from the battery terminal) through the filter circuit, and when performing voltage control, if the S terminal is disconnected, The S terminal voltage (voltage extracted from the intermediate wiring between the generator and battery) is input and voltage control is continuously performed to prevent the generator from becoming uncharged to the battery.

その動作はS端子の電圧とS端子電圧を常時入力する。The operation is performed by constantly inputting the S terminal voltage and the S terminal voltage.

そして、S端子オープン警報回路からの信号が発生する
と、検出端子をS端子からS端子へ切替える。また、S
端子オープン警報回路から信号が発生すると電圧信号を
S端子からS端子へ切替えてS端子電圧をフィルタ回路
へ出力する。
When a signal from the S terminal open alarm circuit is generated, the detection terminal is switched from the S terminal to the S terminal. Also, S
When a signal is generated from the terminal open alarm circuit, the voltage signal is switched from the S terminal to the S terminal, and the S terminal voltage is output to the filter circuit.

旦−ユ乙座久旦監 この回路の役目はS−S端子電圧に含まれている発電機
の整流リップル電圧等を平滑して、電圧フィードバック
制御を安定にする点にある。
The role of this circuit is to smooth out the rectified ripple voltage of the generator included in the S-S terminal voltage and stabilize the voltage feedback control.

その動作はミラー積分方式のローパスフィルタを用いて
リップル電圧を除去してバッテリの平均電圧を出力し、
電圧−電流指令値変換回路ヘバッテリ電圧をフィードバ
ックする。これによってバッテリ電圧の平均値が精度よ
く検出でき、電流指命値1tzがリップルに影響されな
い制御信号とすることができる。
Its operation uses a Miller integral low-pass filter to remove ripple voltage and output the average voltage of the battery.
Feedback the battery voltage to the voltage-current command value conversion circuit. As a result, the average value of the battery voltage can be detected with high accuracy, and the current command value 1tz can be used as a control signal that is not affected by ripples.

H一定i五貝萩 バッテリ電圧を所定の値の定電圧に変換し。H constant i Gokai Hagi Converts battery voltage to a constant voltage of a predetermined value.

その後各制御回路へ電流として供給する。After that, it is supplied as a current to each control circuit.

13、  −電′ 八   ロ この回路の役目はバッテリ電圧の設定値VBCに応じて
、バッテリの端子電圧が一定値となるように、オルタネ
ータの界磁電流を制御する電流指令値Izxを発生する
13. - Electric' 8 B The role of this circuit is to generate a current command value Izx for controlling the field current of the alternator so that the terminal voltage of the battery becomes a constant value in accordance with the set value VBC of the battery voltage.

その動作は設定値切替回路からの電圧指令値VBC’ 
とフィルタ回路の出力VBCとの偏差をとりゲイン倍増
幅して電流指令値Ifilを発生する。
Its operation is based on the voltage command value VBC' from the set value switching circuit.
The deviation between the output VBC of the filter circuit and the output VBC of the filter circuit is taken and amplified by a gain factor to generate a current command value Ifil.

14、口 この回路の役目はバッテリの目標電圧を設定する内部基
準値、すなわち、設定値Vacを発電カット制御回路か
らの信号が発生した場合には、設定値を低くし、発電を
カットする点にある。
14. The role of this circuit is to set the internal reference value for setting the target voltage of the battery, that is, to lower the set value Vac and cut power generation when a signal from the power generation cut control circuit is generated. It is in.

その動作は通常、電圧設定値VBCを電圧指令値として
電圧−電流指令値変換回路へ出力しているが、発電カッ
ト制御回路の信号が発生すると電圧指令値VBCを通常
より低くし発電が行われないようにする。
Normally, the voltage setting value VBC is output as a voltage command value to the voltage-current command value conversion circuit, but when a signal from the power generation cut control circuit is generated, the voltage command value VBC is lowered than normal and power generation is performed. Make sure not to.

15、  電カット  ロ この回路の役、目は車両の加速時等負荷増大時に発電機
の駆動トルクを減少させ(発電停止)。
15. Power cut The role of this circuit is to reduce the drive torque of the generator (stop generation) when the load increases, such as when the vehicle accelerates.

加速性の向上を図る。Aim to improve acceleration.

具体的には、チャージ・ランプと直列に入っているスロ
ットル開度検出スイッチSWIが例えばフル・スロット
ル時にオープンになった場合には、加速が終了するまで
の時間(例えば10数秒)発電カットを行う。
Specifically, if the throttle opening detection switch SWI, which is connected in series with the charge lamp, opens at full throttle, power generation is cut for a period of time (for example, 10 seconds) until acceleration ends. .

その動作は発電カット検出は、電圧検出端子にランプ点
灯用のFET2のドレイン電圧を用いるので、ランプ点
灯と発電カット検出を共用する。
As for the operation, since the drain voltage of FET 2 for lamp lighting is used as the voltage detection terminal for power generation cut detection, lamp lighting and power generation cut detection are shared.

すなわち、発電カット制御回路では、FET2のドレイ
ン−ソース電圧VDSとFET2の検出抵抗Rgzを通
って流れる電流1osを入力する。今。
That is, the power generation cut control circuit inputs the drain-source voltage VDS of FET2 and the current 1os flowing through the detection resistor Rgz of FET2. now.

SWIがオープンするとFET2のVosが低下し、か
つ、FET2の電流が流れていない場合には、車両の加
速時間(約10数秒)の間発電をカットするために、設
定値切替回路へ設定値の切替信号を出すと共にゲートロ
ック回路へチョッパのゲートロック信号を発生する。
When SWI opens, Vos of FET2 decreases, and if no current flows through FET2, the set value is changed to the set value switching circuit in order to cut power generation during the acceleration time of the vehicle (approximately 10 seconds). It outputs a switching signal and also generates a chopper gate lock signal to the gate lock circuit.

16、  方策゛ 1口 この回路の役目は発電機の最大発電量を外部コントロー
ラからの信号で制御し、発生トルクを抑制することで、
車両の加速性向上、燃費向上、エンスト防止等を図る。
16. Measures゛ The role of this circuit is to control the maximum power generation of the generator with the signal from the external controller and suppress the generated torque.
The aim is to improve vehicle acceleration, improve fuel efficiency, and prevent engine stalling.

その動作は、外部コントローラC端子を介して出力電流
制御回路へデユーティの信号を入力し、その制御回路か
らの出力信号によりPWM制御回路の動作、停止を制御
する。
In its operation, a duty signal is input to the output current control circuit through the external controller C terminal, and the operation and stop of the PWM control circuit are controlled by the output signal from the control circuit.

第35図に示す如く外部負荷(車両の負荷)量に応じて
C端に入力される負荷信号のデユーティをリニアに変化
させれば、第36図に示す如く連続的に発電機の出力電
流−電圧特性を制御できる。
If the duty of the load signal input to the C terminal is changed linearly according to the amount of external load (vehicle load) as shown in FIG. 35, the output current of the generator - Voltage characteristics can be controlled.

第36図では代表例としてデユーティ100%の場合と
、50%の場合の例を示す。
FIG. 36 shows representative examples of a case where the duty is 100% and a case where the duty is 50%.

180.匍口 本実施例では電気負荷の急変によるエンジン回転数の変
動や、それによって生じる振動を低減するために負荷応
答制御機能を設けている。
180. In this embodiment, a load response control function is provided to reduce fluctuations in engine speed due to sudden changes in electrical load and vibrations caused thereby.

第24図(a)、(b)にその動作原理を示す。The operating principle is shown in FIGS. 24(a) and 24(b).

通常負荷応答制御がない場合において負荷が投入される
と、制御電圧(バッテリ端子電圧)が降下するが、制御
系の帰還動作により電流指令値をステップ状に応答させ
急速に充電する。
When a load is applied without normal load response control, the control voltage (battery terminal voltage) drops, but the control system's feedback operation causes the current command value to respond in a stepwise manner to rapidly charge the battery.

この際、エンジンに対して発電機が負荷となるためエン
ジン回転数は低下する(第24図(a))。
At this time, since the generator becomes a load on the engine, the engine speed decreases (FIG. 24(a)).

これは特にエンジン回転数の低いアイドル動作付近にお
いて問題となり、アイドル補正までの間に急激な回転数
が変動するとエンストを起こす危険性が生ずる。
This is particularly a problem near idle operation where the engine speed is low, and if the engine speed fluctuates rapidly before idle correction, there is a risk of engine stalling.

これに対し、負荷応答制御ではアイドル補正までの間に
発電機がエンジンの負荷になりにくいよう制御するもの
である。負荷投入によって制御電圧が降下しても、電流
指令値が一定のパターンでゆっくり増加するように制御
すれば制御電圧が回復するのは遅れるが、エンジン回転
数の変動量は低減出来る(第24図(b))。このため
制御ループ内に電圧制御の電流指令値出力を回転数に応
じて変化させる一定時定数の遅れ回路を設けている。電
流指令値のパターンを第25図に示すが、これは負荷応
答制御の有無による指令値パターンの変化を示している
。制御なしの場合にステップ状に変化した電流指令値は
、制御ありの場合は指令値が基準値v1を超えた時点で
基準値そのものの値に切り換えられ一定時間固定される
。その後火の基準値v2を超えているかを判断して指令
値も次の基準値へと順々に切り替えていけば、電流指令
値はゆっくりと段階的に上昇することになる。最終的に
最後の基準値に固定した後、制御なしと同じ値となる。
On the other hand, in load response control, the generator is controlled so that it is unlikely to become a load on the engine before the idle correction. Even if the control voltage drops due to load application, if the current command value is controlled to increase slowly in a fixed pattern, the recovery of the control voltage will be delayed, but the amount of fluctuation in engine speed can be reduced (Figure 24). (b)). For this reason, a delay circuit with a constant time constant is provided in the control loop to change the current command value output for voltage control in accordance with the rotation speed. The pattern of the current command value is shown in FIG. 25, which shows the change in the command value pattern depending on the presence or absence of load response control. The current command value that changes stepwise in the case of no control is switched to the reference value itself when the command value exceeds the reference value v1 in the case of control, and is fixed for a certain period of time. After that, if it is determined whether the fire reference value v2 is exceeded and the command value is sequentially switched to the next reference value, the current command value will rise slowly and stepwise. After finally fixing to the last reference value, it becomes the same value as without control.

電流指令値が降下した場合は、基準値との切り換え動作
は行わず制御なしと同じ値とする。
If the current command value drops, no switching operation with the reference value is performed and the value remains the same as without control.

よって負荷投入以前にどのような電流指令値であっても
、基準値を超えた時点でのみ指令値が固定されるため過
充電や過放電を防止出来る。
Therefore, no matter what current command value is before the load is applied, the command value is fixed only when it exceeds the reference value, so overcharging and overdischarging can be prevented.

負荷応答制御は、アイドル回転数付近で行うものとし、
オルタネータ回転数250 Or/win以下で動作す
るようにした。実際の指令値パターンを発生させるため
の回路ブロックを第16図に示す。指令値切り換えには
アナログスイッチを、基準電圧と指令値との比較にはコ
ンパレータを、制御動作のコントロールにはタイマー。
Load response control shall be performed near the idle speed,
It is now possible to operate at an alternator rotation speed of 250 Or/win or less. FIG. 16 shows a circuit block for generating an actual command value pattern. An analog switch is used to change the command value, a comparator is used to compare the reference voltage and the command value, and a timer is used to control control operations.

ラッチを含むディジタル論理回路を用いて構成される。It is constructed using a digital logic circuit including a latch.

IC内蔵化を考え回路規模が大きくならないよう基準値
との比較段数を3段階としている。
Considering the integration of IC, the number of comparison stages with the reference value is set to 3 to prevent the circuit scale from increasing.

以上に述べた負荷応答制御の効果の検証のためシミュレ
ーションを行った。第17図はアイドルコントロールに
よるバイパス空気量をパラメータとした外部トルク−エ
ンジン回転数特性のモデルを示す。このモデルを使い電
気負荷(20A相当)を投入したときのアイドル回転数
のステップ応答を第18図に示す。負荷応答制御を行う
ことにより、回転数の低下量が100r/ll1inか
ら25 r /Ein以下に低減できることを確認した
A simulation was conducted to verify the effectiveness of the load response control described above. FIG. 17 shows a model of the external torque-engine speed characteristic using the bypass air amount by idle control as a parameter. FIG. 18 shows the step response of the idle rotation speed when an electric load (equivalent to 20 A) is applied using this model. It was confirmed that by performing load response control, the amount of decrease in rotational speed could be reduced from 100 r/ll1in to 25 r/Ein or less.

尚、本実施例では比較段数を3段階としたが、特にこれ
に限定されることなく、無段階にすることもできる。
Although the number of comparison stages is three in this embodiment, the number of comparison stages is not limited to this, and may be set without stages.

次に車両に搭載したマイクロコンピュータにより制御す
る場合の制御態様を以下説明する。
Next, a control mode when controlling by a microcomputer installed in a vehicle will be explained below.

第37図に示す機能ブロック図により原理を説明する。The principle will be explained using the functional block diagram shown in FIG.

バッテリ電気の設定値VBCと実際の値■Sとの偏差を
電圧偏差増幅器で増幅してリミッタに出力する。
The deviation between the set value VBC and the actual value S of battery electricity is amplified by a voltage deviation amplifier and output to the limiter.

リミッタは電圧偏差増幅器からの入力に応じて電流指令
値Izoを出力する。電流指令値Izoの決定にあたっ
ては電気負荷に供給されている負荷電流の大きさ及び車
両のエンジンに対する負荷情報あるいは環境情報をマイ
クロコンピュータに入力してその時々の最適電流指令値
の最大値I iwr&Xを算出し、電流指令値■ioを
その範囲内で、電圧偏差に応じて決定し、出力する。
The limiter outputs a current command value Izo according to the input from the voltage deviation amplifier. In determining the current command value Izo, the magnitude of the load current supplied to the electrical load and the load information or environmental information for the vehicle engine are input into the microcomputer, and the maximum value of the optimal current command value at that time is determined. The current command value ■io is determined within the range according to the voltage deviation and output.

次に電流指令値Izoと実際の電流値Ifとの偏差を検
出し、その偏差を増幅器で増幅してパルス幅変調回路(
PWM)の駆動信号を出力する。
Next, the deviation between the current command value Izo and the actual current value If is detected, the deviation is amplified by an amplifier, and the pulse width modulation circuit (
PWM) drive signal is output.

PWMは界磁巻線駆動回路のチョッパを駆動信号に応し
たデユーティで駆動し、界磁巻線電流工!を制御する。
PWM drives the chopper of the field winding drive circuit with a duty that corresponds to the drive signal, and the field winding current works! control.

これによって発電機の電機子巻線に発生した出力により
バッテリを適正に充電する。
This allows the output generated in the armature winding of the generator to properly charge the battery.

次に第38図に示すブロック回路図及び第39図に示す
制御フローチャートにより、エンジンの制御との関係を
説明する。
Next, the relationship with engine control will be explained with reference to the block circuit diagram shown in FIG. 38 and the control flow chart shown in FIG. 39.

ステップ200でレジスタの初期設定が終了したマイク
ロコンピュータは、A−D変換器を介してステップ20
1でエンジン回転数、マニホールド吸気圧、ノック信号
、スロットル開度信号及びバッテリ負荷電流等の入力信
号を検出し、ランダムアクセスメモリRAMに入力する
The microcomputer, whose registers have been initialized in step 200, passes step 20 through the A-D converter.
1, input signals such as engine speed, manifold intake pressure, knock signal, throttle opening signal, and battery load current are detected and input to the random access memory RAM.

尚、負荷電流は、負荷投入状態をスイッチのON、OF
Fで検出し、入力レジスタを介して取り込む方法でも良
い。
In addition, the load current depends on the load application state, whether the switch is ON or OFF.
It is also possible to detect it using F and take it in via an input register.

ステップ202では、入力信号に基づいてり−ドオンリ
メモリROM内に記憶されている演算フローに従って点
火系の制御信号、燃料系の制御信号及び排気系の制御信
号を演算し、出力する。
In step 202, an ignition system control signal, a fuel system control signal, and an exhaust system control signal are calculated and output based on the input signal according to the calculation flow stored in the only memory ROM.

次のステップ203はエンジン負荷の大きさを吸気圧で
検出するステップで、吸気圧が所定の圧力Paより低い
(負圧)と判断すると発電機がエンジンの負荷トルクと
ならない様に界磁電流が零になるようにその指令値の最
大値工□□を0に設定する。
The next step 203 is to detect the magnitude of the engine load using the intake pressure. If the intake pressure is determined to be lower than a predetermined pressure Pa (negative pressure), the field current is set so that the generator does not reach the load torque of the engine. The maximum value of the command value is set to 0 so that it becomes zero.

吸気圧が所定値P&より高いと判断するとエンジンが正
常負荷運転であると判断して次のステップに進む。
If it is determined that the intake pressure is higher than the predetermined value P&, it is determined that the engine is operating under normal load and the process proceeds to the next step.

ステップ204ではスロットルの開度が全開か否かを検
出し、全開と判断した時は加速状態であると判断して、
この時も電流指令値の最大値■i。
In step 204, it is detected whether the throttle opening is fully open or not, and when it is determined that the throttle opening is fully open, it is determined that the acceleration state is in progress.
At this time as well, the maximum value of the current command value ■i.

をOに設定して発電機をエンジンの負荷にならないよう
にする。
is set to O to prevent the generator from becoming a load on the engine.

スロットルが全開でなければ通常走行状態と判断して次
のステップに進む。
If the throttle is not fully opened, it is determined that the vehicle is running normally and the process proceeds to the next step.

ステップ205ではノック信号からヘビーノック状態か
否かを判定し、ヘビーノック状態と判断された場合は電
流指令値の最大値IzoをOに設定して発電機をエンジ
ンの負荷にならないようにする。
In step 205, it is determined from the knock signal whether or not there is a heavy knock state, and if it is determined that the knock state is a heavy knock state, the maximum value Izo of the current command value is set to O so that the generator does not become a load on the engine.

ヘビーノック状態でない場合は次のステラプレこ進む。If you are not in a heavy knock state, proceed to the next Stella play.

ステップ206ではノック信号からライトノック状態か
否かを判定し、ライトノック状態と判断された場合は電
流指令値の最大値Iioを2Aに設定し発電能力を低目
に抑えることによりエンジンに対する発電機の負荷トル
クを軽減する。
In step 206, it is determined from the knock signal whether or not there is a light knock state, and if it is determined that the knock signal is a light knock state, the maximum value Iio of the current command value is set to 2A, and the power generation capacity is suppressed to a low level. reduce the load torque.

ライトノックでもない場合はノックなしと判断して次の
ステップに進む。
If it is not a light knock, it is determined that there is no knock and proceeds to the next step.

ステップ207ではエンジンの回転数が150゜r、p
、m以下か否かを判定し、以下と判断した場合は電気負
荷の変動量を負荷電流あるいは負荷スイッチのONの数
等により計算し、それに基づいて最適な電流指令値■。
In step 207, the engine rotation speed is 150°r, p.
, m or less, and if it is determined to be less than that, calculate the amount of variation in the electrical load based on the load current or the number of ON times of the load switch, etc., and set the optimal current command value based on it.

aX を計算し出力する。Calculate and output aX.

回転数が150 Or、p、m以上であれば、電流指令
値の最大値I ffimaXを4.5Aの最大許容電流
値に設定し、最大出力が得られるように制御する。
If the rotation speed is 150 Or, p, m or more, the maximum value IffimaX of the current command value is set to the maximum allowable current value of 4.5 A, and control is performed so that the maximum output is obtained.

かくして決定された電流指令値の最大値I fmaxが
、D−A変換器を介して第27図の発電機制御回路のリ
ミッタに入力される。
The maximum value Ifmax of the current command value thus determined is inputted to the limiter of the generator control circuit shown in FIG. 27 via the DA converter.

また、マイクロコンピュータの出力レジスタからデユー
ティ信号として界磁電流指令値の最大値DIzmaxを
出力することも可能である。この場合、発電機制御回路
のPWMの出力eoとDIzmaxとをアンドゲートを
介して界磁巻線駆動回路へ入力する様にすることによっ
て制御することができる。
It is also possible to output the maximum value DIzmax of the field current command value as a duty signal from the output register of the microcomputer. In this case, control can be achieved by inputting the PWM output eo and DIzmax of the generator control circuit to the field winding drive circuit via an AND gate.

以上説明した本実施例によれば、 1、機関の吸気圧に応じて界磁電流をカット制御する様
にしたので、登板時のように急激な負荷がエンジンに作
用した際には発電機がエンジンの負荷にならないように
できるので、エンスト等を未然に防止できる。
According to this embodiment described above, 1. The field current is cut and controlled according to the intake pressure of the engine, so when a sudden load is applied to the engine, such as when climbing a hill, the generator is turned off. Since the load on the engine can be prevented, engine stalling can be prevented.

またスロットが全開時にも発電カット制御するようにし
たので加速時には、十分エンジンの出力を加速の為に利
用でき、加速性能を向上することができる。
In addition, since the power generation cut control is performed even when the slot is fully open, the engine output can be used sufficiently for acceleration during acceleration, and acceleration performance can be improved.

またエンジンのノック状態に応じて発電機の発電状能力
を制御する様にしたので、ノック発生時の如く、点火時
期が遅延してエンジン出力が低下している時に発電機の
為の駆動トルクを軽減できるので、出力低下によるエン
ストや、ノック状態を冗長すると言った問題を防止でき
る。
In addition, the power generation capacity of the generator is controlled according to the knock state of the engine, so when the ignition timing is delayed and the engine output is reduced, such as when a knock occurs, the driving torque for the generator is controlled. This can prevent problems such as engine stalling due to reduced output and redundant knocking conditions.

更にエンジンの回転数が低い場合は、負荷電流、即ち電
気負荷の状態に応じて最適な界磁電流制御をできるので
低回転数時の回転数落ち込みによるエンストが防止でき
る。
Furthermore, when the engine speed is low, optimum field current control can be performed depending on the load current, that is, the state of the electrical load, so that engine stalling due to a drop in the engine speed at low engine speeds can be prevented.

本実施例によれば、自動車用充電発電機の界磁電流を制
御することにより、界磁巻線抵抗の冷温差により界磁電
流の変動を防止できる。したがって、従来、冷温差によ
る電流変動分を見込んで余裕をもってオルタネータ(充
電発電機)を設計していたが、変動を見込む必要がない
ため、オルタネータが同一体格においては出力のパワー
アップが図れる。あるいは、同一出力にすると体格が小
型化可能となる。そして、界磁電流制御用チョッパの半
導体素子の小容量化も実現できる。また、負荷急変時に
は、外部信号により界磁電流の立上り動作を制御するこ
とにより、自動車のエンジンへの急負荷変動を防止する
ことも可能である。すなわち、外部の信号に応じて界磁
電流値を最小値から最大値まで連続的に任意に可変する
ことが可能である。したがって、外部の要求により、例
えば、エンジン制御からのオルタネータの発電の低減や
停止等が容易に実現できる。
According to this embodiment, by controlling the field current of the automobile charging generator, it is possible to prevent fluctuations in the field current due to the difference in temperature and cold of the field winding resistance. Therefore, conventionally, the alternator (charging generator) was designed with a margin to account for the current fluctuation due to the difference in temperature and temperature, but since there is no need to take into account the fluctuation, the output power can be increased if the alternator has the same size. Alternatively, if the output is the same, the size can be reduced. It is also possible to reduce the capacity of the semiconductor element of the field current control chopper. Further, when the load suddenly changes, by controlling the rising operation of the field current using an external signal, it is possible to prevent sudden changes in the load on the automobile engine. That is, it is possible to arbitrarily and continuously vary the field current value from the minimum value to the maximum value in accordance with an external signal. Therefore, in response to an external request, for example, reduction or stop of the alternator's power generation from the engine control can be easily realized.

さらに、オルタネータの低速回転時の発電量が少ない状
態では、界磁電流を必要最小限にする。
Furthermore, when the alternator rotates at low speed and the amount of power generated is small, the field current is reduced to the minimum necessary.

いわゆる初期励磁状態にして、バッテリの放電量をへら
すとともに界磁損失をおさえることも可能である。
It is also possible to reduce the amount of discharge of the battery and to suppress field loss by setting it in a so-called initial excitation state.

また、本実施例の電流検出法を用いれば、界磁電流を直
接検出せずとも、チョッパ素子に流れる断続電流より、
連続する界磁電流を等価的に検出することが可能となる
ため、高価な絶縁形の電流検出器等が不要となる。また
、界磁電流の最小値から最大値まで連続的に検出可能と
なる等の効果がある。
Furthermore, if the current detection method of this embodiment is used, the intermittent current flowing through the chopper element can be detected without directly detecting the field current.
Since continuous field current can be detected equivalently, an expensive insulated current detector or the like is not required. Further, there are effects such as being able to continuously detect the field current from the minimum value to the maximum value.

また、本実施例によれば、偏差電圧信号に応じた信号と
界磁巻線に流れる実際の電流に応じた信号とから界磁巻
線へ供給すべき電流の指令値を求め、この指令値に基づ
いて界磁巻線へ電流を供給する様にしたので、発電機の
出力を負荷の要求に応じて広範囲に且つ最適な出力に制
御しつつ、界磁電流の内的変動を防止することができ、
負荷変動の大きな発電機の出力制御に最適な制御を可能
にできた。
Further, according to this embodiment, the command value of the current to be supplied to the field winding is determined from the signal corresponding to the deviation voltage signal and the signal corresponding to the actual current flowing through the field winding, and this command value is obtained. Since the current is supplied to the field winding based on the current, it is possible to control the output of the generator to the optimum output over a wide range according to the demands of the load, while preventing internal fluctuations in the field current. is possible,
We were able to achieve optimal control for output control of generators with large load fluctuations.

また界磁電流の検出に関する発明においては変流器を用
いる必要をなくしたので、コストが安く、IC化に適し
た発電機の制御装置及び方法を得ることができた。
Further, in the invention related to the detection of field current, since the need to use a current transformer is eliminated, it is possible to obtain a generator control device and method that are low in cost and suitable for IC implementation.

更に負荷応答制御の発明においては、電流フィードバッ
ク制御と有機的に組合せて、発電機のトルク変動が少な
く、原動機の回転に悪影響を与えることのない制御装置
及び、制御方法を得ることができた。
Furthermore, in the invention of load response control, by organically combining it with current feedback control, it was possible to obtain a control device and a control method in which the torque fluctuation of the generator is small and the rotation of the prime mover is not adversely affected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、制御回路の外に外付部品を使用しなく
とも負荷電流が検出できるため実装が容易になる。また
、集積化することによって部品点数が減るため制御回路
の信頼性が上がり、またコストが安くできる。また、集
積化するにおいても回路面積が小さくできるためICチ
ップのコストが安くできる。また、半導体パワースイッ
チの検出抵抗による損失を低減できる。また、検出電流
が連続的に小さい誤差で得ることができるため制御精度
が向上し、制御が安定する。また、車両用発電機制御装
置においては従来と同一の本体で電流制限により出力が
アップできる。また、負荷が異なる場合であってもで制
御回路の調整が容易である。
According to the present invention, the load current can be detected without using any external components other than the control circuit, which facilitates implementation. Furthermore, integration reduces the number of parts, increasing the reliability of the control circuit and reducing costs. Further, in integration, the circuit area can be reduced, so the cost of the IC chip can be reduced. Furthermore, loss caused by the detection resistor of the semiconductor power switch can be reduced. Furthermore, since the detected current can be obtained continuously with a small error, control accuracy is improved and control is stabilized. In addition, in the vehicle generator control device, the output can be increased by current limiting with the same main body as the conventional one. Furthermore, the control circuit can be easily adjusted even when the loads are different.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の第一の実施例に用いた回路図であり
、第2図は、その動作波形の説明図である。第3図は、
本発明の第二の実施例でIC化した回路の一例であり、
第4図はその動作波形の説明図、第5図はその詳細な回
路図である。第6図は1本発明の第三の実施例に用いた
回路のブロック図である。第7図は、本発明の第四の実
施例に用いた回路図であり、第8図は、その動作波形の
説明図である。第9図は、本発明の第五の実施例に用い
た車両用発電機制御装置の回路図である。 第10図は、本発明のICチップ上のレイアウト図、第
11図は本発明の一実施例になる自動車用充電発電機の
制御装置回路構成を示す要部ブロック図、第12図は同
自動車用充電発電機の制御装置のシステム全体の制御ブ
ロック図、第13図〜第15図はその制御動作の一例を
示す動作図、第16図は第11図に示す一実施例の回路
詳細図、第17図は本実施例の電流検出回路の詳細図、
第18図乃至第21図は本実施例の各部の動作及び特性
図、第22図、第23図は本実施例の効果を説明する説
明図、第24図(a)、(b)は本実施例の負荷応答制
御回路の動作原理を説明する為の原理図、第25図は同
制御動作説明図、第26図は同回路の具体的回路図、第
27図はバイパス空気量をパラメータとしたときのオル
タネータ駆動トルクとエンジン回転数との関係を示す図
面、第28図は負荷応答制御回路の効果を説明する為の
図面、第29図及び第30図は発電機の回転数とチャー
ジランプの点灯状態との関係を示す図面、第31図はS
端子電圧に対するS−B端子切替状態及びチャージラン
プの点滅状態を示す図、第32図はB端子電圧に小する
端子切替状態、ゲートロック状態、チャージランプ点滅
状態を示す図面、第33図はゲート電圧に対するチャー
ジランプの点滅状態を示す図面、第34図は各異常状態
におけるチャージランプの点灯2点滅状態を示す図面、
第35図は外部信号としてC入力端子に入力される信号
を示す図面、第36図は発電機の能力制御状態を示す図
面、第37図はマイクロコン   区ピユータを用いた
車両用発電機の制御装置を示す   ■機能″′。ツク
図・第38図は開制御回路″′暖り   涯図、第39
図はその制御フローチャートである。 1・・・半導体パワースイッチ、2・・・フライホイー
ルダイオード、3・・・誘導負荷、4・・バッテリ、5
・・・駆動回路、6e・・・電流検出抵抗、8・・・電
流検出回路、9・・・アナログスイッチ、1o・・・コ
ンデンサ、11・・・バッファアンプ、12・・・放電
抵抗、13・・・サンプル・ホールド回路、14・・発
振器、17・・放電回路、18・・・パワーIC180
・・・ICレギュ第1Q図 第13図 第14図 第15図 第17図 V。 第18図 第19図 Vずf 第20図    第21図 電 第22図 第23図 発電機回転数 第24 (a) 負荷投入 時間     を 時間     t (b) 負荷投入 時間     を 時間      を 時間      を 第26図 時間 第27図 第28図 を時間(SeC) 第29図 (N+ )    (N2 ) 第30図 (NI) 箇31図 第32図 第33図 第34図 第36図 (1)  100% 1□ 第36図
FIG. 1 is a circuit diagram used in the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram of its operating waveforms. Figure 3 shows
This is an example of a circuit converted into an IC in the second embodiment of the present invention,
FIG. 4 is an explanatory diagram of its operating waveforms, and FIG. 5 is its detailed circuit diagram. FIG. 6 is a block diagram of a circuit used in a third embodiment of the present invention. FIG. 7 is a circuit diagram used in the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is an explanatory diagram of its operating waveforms. FIG. 9 is a circuit diagram of a vehicle generator control device used in a fifth embodiment of the present invention. Fig. 10 is a layout diagram on an IC chip of the present invention, Fig. 11 is a block diagram of main parts showing the circuit configuration of a control device of a charging generator for a car according to an embodiment of the present invention, and Fig. 12 is a diagram of the main part of the control device circuit configuration of a charging generator for a car according to an embodiment of the invention. 13 to 15 are operation diagrams showing an example of the control operation, and FIG. 16 is a detailed circuit diagram of the embodiment shown in FIG. 11. FIG. 17 is a detailed diagram of the current detection circuit of this embodiment,
Figures 18 to 21 are operation and characteristic diagrams of each part of this embodiment, Figures 22 and 23 are explanatory diagrams explaining the effects of this embodiment, and Figures 24 (a) and (b) are A principle diagram for explaining the operating principle of the load response control circuit of the embodiment, Fig. 25 is an explanatory diagram of the control operation, Fig. 26 is a specific circuit diagram of the circuit, and Fig. 27 shows the bypass air amount as a parameter. Figure 28 is a diagram to explain the effect of the load response control circuit, and Figures 29 and 30 are diagrams showing the relationship between alternator drive torque and engine speed when A drawing showing the relationship with the lighting state of S.
A diagram showing the S-B terminal switching state and the charge lamp blinking state with respect to the terminal voltage, FIG. 32 is a diagram showing the terminal switching state, gate lock state, and charge lamp blinking state when the voltage is lower than the B terminal voltage, and FIG. 33 shows the gate A drawing showing the blinking state of the charge lamp with respect to voltage, FIG. 34 is a drawing showing the lighting and blinking state of the charge lamp in each abnormal state,
Fig. 35 is a drawing showing the signal input to the C input terminal as an external signal, Fig. 36 is a drawing showing the capacity control state of the generator, and Fig. 37 is control of the vehicle generator using a microcomputer. The device is shown ■Function''.Tsuku diagram, Figure 38 is the open control circuit''' Warming diagram, Figure 39
The figure is a control flowchart. 1... Semiconductor power switch, 2... Flywheel diode, 3... Inductive load, 4... Battery, 5
... Drive circuit, 6e... Current detection resistor, 8... Current detection circuit, 9... Analog switch, 1o... Capacitor, 11... Buffer amplifier, 12... Discharge resistor, 13 ...sample/hold circuit, 14..oscillator, 17..discharge circuit, 18..power IC180
...IC regulation 1Q figure 13 figure 14 figure 15 figure 17 figure V. Fig. 18 Fig. 19 Vzf Fig. 20 Fig. 21 Electrical Fig. 22 Fig. 23 Generator rotation speed 24 (a) Load application time t (b) Load application time t Time 26 Figure Time Figure 27 Figure 28 Time (SeC) Figure 29 (N+) (N2) Figure 30 (NI) Figure 31 Figure 32 Figure 33 Figure 34 Figure 36 (1) 100% 1□ Figure 36

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体パワースイッチの導通電流を記憶する手段と
、負荷電流の変化に応じて上記記憶を補正する手段とを
設けたことを特徴とする半導体パワースイッチの電流制
御回路。 2、請求項1記載のものにおいて、誘導負荷の導通電流
を制御する半導体パワースイッチと、その駆動回路、半
導体パワースイッチの導通電流を電圧として検出する電
流検出回路と、電流検出電圧値を記憶するサンプルホー
ルド回路、サンプルホールド電圧を半導体パワースイッ
チの非導通時に誘導負荷の時定数に合わせて補正する手
段とを設けたことを特徴とする半導体パワースイッチの
電流制御回路。 3、請求項2記載のものにおいて、前記サンプルホール
ド回路に電圧保持のためのコンデンサと、入力電圧を切
り替えるためのアナログスイッチと、コンデンサの充電
電圧を出力するためのFET入力アンプとを用い、前記
補正する手段に前記サンプルホールド回路のコンデンサ
の高電位側と低電位側との間に抵抗を接続した放電回路
を用いたことを特徴とする半導体パワースイッチの電流
制御回路。 4、請求項2記載のものにおいて、前記サンプルホール
ド回路に電圧保持のためのコンデンサと、入力電圧を切
り替えるためのアナログスイッチと、コンデンサの充電
電圧を出力するためのFET入力アンプとを用い、前記
補正する手段に前記サンプルホールド電圧をA/D変換
器によりディジタル化し、ディジタル量を演算回路によ
り補正して用いたことを特徴とする半導体パワースイッ
チの電流制御回路。 5、請求項3記載のものにおいて、前記半導体パワース
イッチと前記駆動回路、前記電流検出回路と、前記サン
プルホールド回路、前記補正する手段とを同一基盤上に
集積化したことを特徴とする半導体パワースイッチの電
流制御回路。 6、請求項3記載のものにおいて、前記放電回路に前記
サンプルホールド回路のコンデンサの充電電圧を放電す
るために放電抵抗と、放電抵抗の放電時間を制限するた
めの電子スイッチと、電子スイッチを駆動するために内
部発信器を用い、放電抵抗と電子スイッチを直列にコン
デンサの高電位側と低電位側との間に接続したことを特
徴とする半導体パワースイッチの電流制御回路。 7、請求項3記載のものにおいて、前記放電回路に前記
サンプルホールド回路のコンデンサの充電電圧を放電す
るために定電流源と、定電流源の放電時間を制限するた
めの電子スイッチと、電子スイッチを駆動するために内
部発信器を用い、定電流源と電子スイッチを直列にコン
デンサの高電位側と低電位側との間に接続したことを特
徴とする半導体パワースイッチの電流制御回路。 8、請求項6及び7記載のものにおいて、前記電子スイ
ッチを駆動する内部発信器に周波数及び、デューティ比
可変手段とを設けたことを特徴とする半導体パワースイ
ッチの電流制御回路。 9、請求項6及び7記載のものにおいて、前記コンデン
サの低電位側を回路の接地電圧よりも高電位の仮想接地
電位に接続したことを特徴とする半導体パワースイッチ
の電流制御回路。 10、請求項7記載のものにおいて、前記放電回路の定
電流源にトランジスタによる能動負荷を用い、微小電流
で放電することを特徴とする半導体パワースイッチの電
流制御回路。 11、請求項2記載のものにおいて、車両用発電機制御
装置の電流制御に用いたことを特徴とする半導体パワー
スイッチの電流制御回路。 12、請求項5記載のものにおいて、前記サンプルホー
ルド回路のコンデンサを前記半導体パワースイッチと一
定距離で平行に配置し、前記補正する手段の放電回路を
コンデンサに隣接し、半導体パワースイッチの反対側に
配置して集積化したことを特徴とする半導体パワースイ
ッチの電流制御回路。 13、バッテリ電源の電圧を所定の電圧設定値に維持す
るために、前記バッテリ電圧と所定の電圧設定値との偏
差電圧に応じて前記バッテリを充電する発電機の界磁巻
線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御手段を有し
、前記界磁電流制御手段が、前記界磁巻線に流れる電流
に応じた信号を発生する界磁電流信号発生手段と、該界
磁電流信号発生手段からの信号と前記偏差電流に応じた
信号とに基づいて前記バッテリの電圧を前記所定の電圧
設定値に維持させるに必要な大きさとなるように界磁巻
線電流指令値を与える電流指令値発生手段と、該界磁巻
線電流指令値発生手段からの電流指令値に基づいて所定
の電流を前記界磁巻線に与える界磁巻線電流供給手段と
から成り、更に、前記界磁巻線電流供給手段が、前記界
磁巻線電流指令値発生手段からの指令値に応じてON−
OFFデューティが変化するパルス信号を発生するパル
ス信号発生手段と、該パルス信号発生手段からのパルス
信号に応じて周期的にON−OFFする半導体スイッチ
ング手段と、該スイッチング手段がON状態の時、前記
界磁巻線に接続される直流電源とから構成され、且つ、
前記界磁巻線電流指令値発生手段の前記電流信号発生手
段が前記半導体スイッチング手段のOFF直前の界磁巻
線電流値を記憶する記憶手段を含み、前記界磁巻線電流
指令値発生手段は前記半導体スイッチング手段がOFF
状態の期間中、前記記憶手段に記憶された電流値を実際
の界磁巻線電流の値と見做して、前記記憶手段に記憶さ
れた電流値に応じた信号と前記偏差電圧に応じた信号と
に基づいて前記電流指令値を発生すると共に、前記界磁
巻線に流れる負荷電流の変化に応じて前記電流指令値を
補正する電流指令値補正手段を設けたことを特徴とする
発電機の制御装置。 14、発電機の界磁巻線に流れる電流をチョッパ制御し
て発電機の出力を制御するものにおいて、前記発電機の
運転状態に応じて前記界磁巻線の目標電流を決定し、一
方前記界磁巻線に流れている実際の電流を検出し、この
実際の電流と前記目標電流とに基づいて前記チョッパの
通流率を決定すると共に前記チョッパのOFF期間中は
チョッパがOFFする直前に記憶した電流値に基づいて
前記チョッパの通流率を決定すると共に、チョッパに流
れる電流の変化に応じて前記通流率を補正する様にした
ことを特徴とする発電機の制御方法。 15、請求項14記載のものにおいて、前記界磁巻線の
目標電流は前記発電機の負荷状態と回転数の少なくとも
どちらか一方に応じて決定することを特徴とする発電機
の制御方法。 16、請求項15記載のものにおいて、前記発電機の負
荷の一つがバッテリであつて、このバッテリの電圧を所
定値に維持する様に界磁電流を制御することを特徴とす
る発電機の制御方法。 17、発電機の界磁巻線に流れる電流をチョッパ制御す
るチョッパ手段、 チョッパ手段のON時に界磁巻線に流れる電流を検出し
、記憶する電流検出手段、 記憶した電流値をチョッパ手段のOFF時における界磁
巻線電流の減衰特性に応じて補正する記憶電流値補正手
段、 とから成る発電機の制御装置。 18、請共項17に記載のものにおいて、前記電流検出
手段が、検出電流に応じた電圧を保持する電圧保持手段
で構成され、且つ前記記憶電流値補正手段が前記電圧保
持手段に保持された電圧を前記界磁巻線電流の減衰特性
に応じて減衰させる電圧減衰手段で構成されている発電
機の制御装置。 19、請求項18に記載のものにおいて、前記電圧保持
手段がサンプルホールドコンデンサで構成され、前記電
圧減衰手段が、前記サンプルホールドコンデンサに接続
された抵抗を含む該コンデンサの放電回路から成る発電
機の制御装置。 20、請求項19において、前記放電回路が、定電流引
き抜き回路とこの引き抜き電流を断続するスイッチング
手段と、このスイッチング手段を前記界磁巻線電流の減
衰特性に相応したデューティでスイッチングさせる為の
デューティ信号源から成る発電機の制御装置。 21、請求項20において、前記デューティ信号源が発
振器である発電機の制御装置。
[Scope of Claims] 1. A current control circuit for a semiconductor power switch, comprising means for storing the conduction current of the semiconductor power switch, and means for correcting the memory according to changes in load current. 2. The device according to claim 1, further comprising a semiconductor power switch that controls the conduction current of the inductive load, a drive circuit thereof, a current detection circuit that detects the conduction current of the semiconductor power switch as a voltage, and a current detection voltage value that is stored. 1. A current control circuit for a semiconductor power switch, comprising a sample-and-hold circuit and a means for correcting a sample-and-hold voltage according to a time constant of an inductive load when the semiconductor power switch is non-conducting. 3. The device according to claim 2, wherein the sample and hold circuit includes a capacitor for holding voltage, an analog switch for switching the input voltage, and an FET input amplifier for outputting the charging voltage of the capacitor. 1. A current control circuit for a semiconductor power switch, characterized in that a discharge circuit in which a resistor is connected between a high potential side and a low potential side of a capacitor of the sample and hold circuit is used as a correction means. 4. The device according to claim 2, wherein the sample-and-hold circuit includes a capacitor for holding voltage, an analog switch for switching the input voltage, and an FET input amplifier for outputting the charging voltage of the capacitor. 1. A current control circuit for a semiconductor power switch, characterized in that the sample-and-hold voltage is digitized by an A/D converter, and the digital amount is corrected by an arithmetic circuit. 5. The semiconductor power switch according to claim 3, wherein the semiconductor power switch, the drive circuit, the current detection circuit, the sample and hold circuit, and the correction means are integrated on the same substrate. Switch current control circuit. 6. The device according to claim 3, further comprising a discharging resistor for discharging the charging voltage of the capacitor of the sample and hold circuit into the discharging circuit, an electronic switch for limiting the discharging time of the discharging resistor, and driving the electronic switch. 1. A current control circuit for a semiconductor power switch, characterized in that an internal oscillator is used to control the current, and a discharge resistor and an electronic switch are connected in series between a high potential side and a low potential side of a capacitor. 7. The device according to claim 3, wherein the discharge circuit includes a constant current source for discharging the charging voltage of the capacitor of the sample and hold circuit, an electronic switch for limiting the discharge time of the constant current source, and an electronic switch. 1. A current control circuit for a semiconductor power switch, characterized in that an internal oscillator is used to drive the circuit, and a constant current source and an electronic switch are connected in series between a high potential side and a low potential side of a capacitor. 8. A current control circuit for a semiconductor power switch according to claims 6 and 7, characterized in that an internal oscillator for driving the electronic switch is provided with frequency and duty ratio variable means. 9. A current control circuit for a semiconductor power switch according to claims 6 and 7, wherein the low potential side of the capacitor is connected to a virtual ground potential higher than the ground voltage of the circuit. 10. The current control circuit for a semiconductor power switch according to claim 7, wherein an active load of a transistor is used as a constant current source of the discharge circuit, and discharge is performed with a minute current. 11. A current control circuit for a semiconductor power switch according to claim 2, characterized in that it is used for current control of a generator control device for a vehicle. 12. The device according to claim 5, wherein the capacitor of the sample and hold circuit is arranged in parallel with the semiconductor power switch at a constant distance, and the discharge circuit of the correcting means is adjacent to the capacitor and on the opposite side of the semiconductor power switch. A current control circuit for a semiconductor power switch characterized by being arranged and integrated. 13. In order to maintain the voltage of the battery power source at a predetermined voltage setting value, a field current flows through a field winding of a generator that charges the battery according to a voltage deviation between the battery voltage and a predetermined voltage setting value. field current signal generating means, comprising a field current control means for controlling a current, the field current control means generating a signal according to the current flowing through the field winding; and the field current signal generation means. a current command value that provides a field winding current command value such that the voltage of the battery has a magnitude necessary to maintain the voltage of the battery at the predetermined voltage setting value based on a signal from the means and a signal corresponding to the deviation current; the field winding current supply means for supplying a predetermined current to the field winding based on the current command value from the field winding current command value generating means; The line current supply means is turned on in response to the command value from the field winding current command value generation means.
pulse signal generating means for generating a pulse signal with varying OFF duty; semiconductor switching means for periodically turning on and off in accordance with the pulse signal from the pulse signal generating means; and when the switching means is in the ON state, It is composed of a DC power supply connected to the field winding, and
The current signal generating means of the field winding current command value generating means includes a storage means for storing a field winding current value immediately before the semiconductor switching means is turned off, and the field winding current command value generating means the semiconductor switching means is OFF
During the period of the state, the current value stored in the storage means is regarded as the actual field winding current value, and a signal corresponding to the current value stored in the storage means and a signal corresponding to the deviation voltage are generated. A generator comprising a current command value correction means for generating the current command value based on the signal and correcting the current command value according to a change in the load current flowing through the field winding. control device. 14. In a device that controls the output of the generator by chopper-controlling the current flowing through the field winding of the generator, a target current of the field winding is determined according to the operating state of the generator, while the detecting the actual current flowing in the field winding, determining the conduction rate of the chopper based on this actual current and the target current, and immediately before the chopper is turned off during the off period of the chopper; A method for controlling a generator, characterized in that the conductivity of the chopper is determined based on a stored current value, and the conductivity is corrected according to a change in the current flowing through the chopper. 15. The method of controlling a generator according to claim 14, wherein the target current of the field winding is determined according to at least one of a load condition and a rotational speed of the generator. 16. Control of the generator according to claim 15, wherein one of the loads of the generator is a battery, and the field current is controlled so as to maintain the voltage of the battery at a predetermined value. Method. 17. Chopper means for chopper controlling the current flowing through the field winding of the generator; current detection means for detecting and storing the current flowing through the field winding when the chopper means is turned on; A control device for a generator, comprising: memory current value correction means for correcting according to attenuation characteristics of a field winding current at a given time. 18. The device according to claim 17, wherein the current detection means is constituted by a voltage holding means that holds a voltage according to the detected current, and the stored current value correction means is held by the voltage holding means. A control device for a generator, comprising a voltage attenuation means that attenuates a voltage according to an attenuation characteristic of the field winding current. 19. The generator according to claim 18, wherein the voltage holding means comprises a sample and hold capacitor, and the voltage attenuation means comprises a discharge circuit of the capacitor including a resistor connected to the sample and hold capacitor. Control device. 20. In claim 19, the discharge circuit comprises a constant current drawing circuit, a switching means for intermittent drawing current, and a duty for switching the switching means at a duty corresponding to the attenuation characteristic of the field winding current. A generator control device consisting of a signal source. 21. The generator control device according to claim 20, wherein the duty signal source is an oscillator.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009027924A (en) * 2008-11-07 2009-02-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd Motor driving device
WO2011083576A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 三菱電機株式会社 Current detection device for inductive load
JP2014131397A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Denso Corp Power generation controller, and power generation control system
JP2020524474A (en) * 2017-08-25 2020-08-13 オッポ広東移動通信有限公司Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Terminal device, battery system and battery abnormality detection device

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4158513B2 (en) 2002-12-24 2008-10-01 株式会社デンソー Vehicle power generation control device
WO2014083675A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 三菱電機株式会社 Method for measuring field current of alternating current generator, and control apparatus for alternating current generator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62201091A (en) * 1986-02-25 1987-09-04 Toshiba Corp Current detector of dc motor

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62201091A (en) * 1986-02-25 1987-09-04 Toshiba Corp Current detector of dc motor

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009027924A (en) * 2008-11-07 2009-02-05 Sumitomo Heavy Ind Ltd Motor driving device
WO2011083576A1 (en) * 2010-01-07 2011-07-14 三菱電機株式会社 Current detection device for inductive load
CN102656796A (en) * 2010-01-07 2012-09-05 三菱电机株式会社 Current detection device for inductive load
KR101314941B1 (en) * 2010-01-07 2013-10-04 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 Current detection device for inductive load
JP5438776B2 (en) * 2010-01-07 2014-03-12 三菱電機株式会社 Inductive load current detector
US8803497B2 (en) 2010-01-07 2014-08-12 Mitsubishi Electric Corporation Current detector of inductive load
EP2523342A4 (en) * 2010-01-07 2017-10-25 Mitsubishi Electric Corporation Current detection device for inductive load
JP2014131397A (en) * 2012-12-28 2014-07-10 Denso Corp Power generation controller, and power generation control system
US9184686B2 (en) 2012-12-28 2015-11-10 Denso Corporation Electric power generation control device and electric power generation control system
JP2020524474A (en) * 2017-08-25 2020-08-13 オッポ広東移動通信有限公司Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Terminal device, battery system and battery abnormality detection device
US11296519B2 (en) 2017-08-25 2022-04-05 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. Terminal device, battery system, and device for detecting battery abnormality

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