JPH05184080A - オルタネータで、バッテリーを充電する電圧を調整するべく、温度の関数として変化する基準電圧を発生する回路 - Google Patents

オルタネータで、バッテリーを充電する電圧を調整するべく、温度の関数として変化する基準電圧を発生する回路

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JPH05184080A
JPH05184080A JP4054161A JP5416192A JPH05184080A JP H05184080 A JPH05184080 A JP H05184080A JP 4054161 A JP4054161 A JP 4054161A JP 5416192 A JP5416192 A JP 5416192A JP H05184080 A JPH05184080 A JP H05184080A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】簡単かつ安価に、複数の特性曲線から、1本の
曲線を選択できる可変基準電圧を発生する回路を提供す
る。 【構成】温度に関係なく一定(UBG)である電圧源(S
f)と、ベースが相互接続され、ベース・エミッタ接合部
が、異なる温度作用を示すとともに、それぞれに定電流
が流れるように構成された2つのバイポーラトランジス
タ(T12)(T13)と、前記バイポーラトランジスタ(T12)
(T13)のエミッタ間に接続され、その端子電圧が、前記
トランジスタの周囲温度を示す、第1抵抗器(R13)と、
定電圧源と、基準電圧出力端との間に接続され、少なく
とも所定の温度範囲にわたって、臨界温度に相当する電
圧に対する、第1抵抗器の端子間電圧の上昇によって誘
起される付加電流と等しい電流を流すようにした第2抵
抗器(R12)とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等のオルタネー
タ用の調整回路に関する。
【0002】
【従来の技術】オルタネータの励起電流を、オルタネー
タが実際に出力する電圧と、一定の基準電圧との比較結
果の関数として制御することにより、自動車用バッテリ
ーの充電電圧を調整しうることは知られている。
【0003】基準電圧は、一定ではあるが、ある条件下
では、温度の関数として変化させることが望ましい。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】温度の、線形降下関数
として変化する、基準電圧を得る従来型回路において
は、基準電圧値を温度関数として表わす直線のスロー
プ、および切片を描くには、少なくとも3種類の特定抵
抗値を、計算または実験によって決定しなければならな
い。
【0005】したがって、この種の回路については、特
に回路を、温度関数としての基準電圧を表わす、異なる
特性曲線を、持たせるようにパラメータ化するのが望ま
しい場合には、シリコンチップに集積するには不適切で
あることが分かる。
【0006】Nで、可能曲線数を表わすと、外部で作動
できるヒューズとともに、3xN個の抵抗を設けなけれ
ばならない。そのため、集積回路の大きさおよびコスト
が、不本意に増大する。
【0007】本発明は、従来技術のこの欠点を軽減する
ためになされたものである。
【0008】その第1の目的は、非常に簡単かつ安価
に、複数の特性曲線から、1本を選択できる可変基準電
圧を発生する回路を提供することである。
【0009】本発明の第2の目的は、所定数の可能スロ
ープを得るのに要する抵抗およびヒューズの数を減少さ
せることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明は、次のとおりに構成されている。
【0011】オルタネータで、バッテリーを充電する電
圧を調整するべく、温度の関数として変化する基準電圧
を発生する回路であって、温度に関係なく一定(UBG)
である電圧源(Sf)と、ベースが、相互に接続されると
ともに、ベース・エミッタ接合部が、異なる温度作用を
有し、定電流が流れるようにした、2つのバイポーラト
ランジスタ(T12)(T13)、前記2つのバイポーラトラン
ジスタのエミッタ間に接続され、その端子間に印加され
た電圧が、前記2トランジスタの周囲温度を表すように
なっている第1抵抗器(R13)と、前記定電圧源と、基準
電圧の出力端との間に接続され、少なくとも、所定の温
度範囲にわたって、臨界温度に相当する電圧に対する、
前記第1抵抗器の、端子間電圧の上昇によって誘起され
た、追加電流に等しい電流が流れるようになっている第
2抵抗器(R12)とを備えることを特徴とする回路。
【0012】温度の関数として、基準電圧値を示す直線
のスロープは、第2抵抗器の抵抗値だけで決定される。
【0013】
【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明の好適実
施例の詳細を説明する。ただし、図中、等価または類似
素子については、同一の符号を付してある。図1は、オ
ルタネータ調整器の、集積回路の一部、すなわち、所定
の特性に従って、温度の関数として変化する基準電圧発
生装置を構成する部分の回路図である。
【0014】PNPトランジスタ(T1)〜(T7)と関連
する抵抗器(R1)〜(R7)とは、電流源を構成してい
る。
【0015】定電圧発生装置、すなわち温度とは全く無
関係に、電圧を発生する装置は、トランジスタ(T3)
(T8)(T9)、コンデンサ(C4)、および抵抗器(R8)
(R9)の周りに構成されている。
【0016】本実施例においては、電圧発生装置は、ト
ランジスタ(T8)(T9)ベース上の、「バンドギャップ
(band gap)」発生装置であるが、本電圧は、
符号UBGで示され、例えば、1.26ボルトの値を有して
いる。
【0017】この電圧は、抵抗器(R10)(R11)が決定す
る係数で乗算され、相対トランジスタ(R10)(R11)を介
して、トランジスタ(T11)のエミッタで再生される。こ
れは、符号Ufで示されている。
【0018】トランジスタ(T11)のエミッタは、抵抗器
(R12)の第1端子に接続され、該抵抗器の第2端子は、
第1に電流発生器(T7)(R7)に、第2にPNPトラン
ジスタ(T14)のエミッタに、第3に基準電圧(Uref)の
出力端子に接続されている。
【0019】2つのNPNトランジスタ(T12)(T13)
は、それぞれ、発生器(R5)(T5)および(R6)(T6)
から、コレクタを介して、等価電流を受ける。
【0020】トランジスタ(T12)(T13)のベースは、ト
ランジスタ(T12)のエミッタは接地され、トランジスタ
(T13)のエミッタは、抵抗器(R13)を介して接地されて
いる。
【0021】トランジスタ(T14)のベースは、トランジ
スタ(T13)のコレクタに、またトランジスタ(T14)のコ
レクタは、トランジスタ(T13)のエミッタにそれぞれ接
続されている。
【0022】自明のとおり、トランジスタ(T12)は、単
一エミッタを備えるトランジスタであり、トランジスタ
(T13)は、複数のエミッタ(例えば10個)を備えるトラン
ジスタである。
【0023】次に、前記回路の動作を説明する。
【0024】まず、抵抗器(R13)の抵抗は、ピボット温
度(例えば20℃に等しくなるように選択されている。)に
おいて、トランジスタ(T12)のエミッタ・ベース間電圧
と、トランジスタ(T13)のエミッタ・ベース間電圧との
差に等しい抵抗器(R13)の端子間電圧が、電流発生器
(R6、T6)(R7、T7)から得られる電流の総計に等し
い抵抗器(R13)から流れる電流に相当するように、選択
されているものとする。
【0025】自明のとおり、前記電圧差は、エミッタの
数が多く、また、トランジスタ(T13)の、エミッタ・ベ
ース間電圧が小さいことから、トランジスタ(T13)を流
れる電流の密度が、トランジスタ(T12)の電流密度以下
になるように、プラス設定されている。
【0026】温度が、前記ピボット温度に対して上昇す
ると、トランジスタ(T13)のエミッタ・ベース間電圧
は、トランジスタ(T12)の、エミッタ・ベース間電圧よ
り、急速に降下する。
【0027】その結果、抵抗器(R13)の端子間電圧は上
昇し、発生器(R6、T6)(R7、T7)から供給される電
流と比較して、抵抗器(R13)に付加電流を流さなければ
ならなくなる。これは、素子(R12、T11)を介して得ら
れる。
【0028】その結果、抵抗器(R12)の他端子に印加さ
れる電圧(Uref)は、トランジスタ(T11)で得られる定
電圧から、抵抗器(R12)を流れる(図の右から左に向っ
て)電流に比例する電圧降下を引いた値と等しくなる。
【0029】上記の昇温時の論理は、20℃以下の降温時
にも、当てはまる。すなわち、温度が低下すると、これ
に比例して、トランジスタ(T12)(T13)のエミッタ・ベ
ース間電流が上昇するが、トランジスタ(T13)の電圧の
方が、変動が大きい。
【0030】従って、抵抗器(R13)の端子間電圧は降下
し、以前、発生器(R7、T7)から、トランジスタ(T1
4)を介して、抵抗器(R13)を通って流れていた電流の一
部が、抵抗器(R12)(R14)を介して、下地に流れる。そ
の結果、基準電圧(Uref)は、トランジスタ(T11)のエ
ミッタ電圧(定電圧)に抵抗器(R12)の端子間電圧を加え
た値と等しくなる。
【0031】温度の関数としてのエミッタ・ベース間電
圧の変動の直線性は、そのまま、20℃のピボット値に対
する温度差(上下)の増加とともに上昇する、抵抗器(R1
2)を流れる電流(一方向または他方向)の直線性を表わ
す。
【0032】従って、第2図に示すように、温度関数
(θ)としての基準電圧(Uref)値を示す特性曲線は、直
線(C1)のようになる。
【0033】抵抗器(R12)の抵抗値を適宜に設定するだ
けで、線(C1)のスロープを得ることができる。
【0034】次に、集積回路チップの実施例に関連し
て、特に、簡単かつ安価に、多くの可能値から、抵抗器
(R12)の抵抗値を選択できる手段を説明する。
【0035】抵抗器(R14)の抵抗は、抵抗器(R10)(R1
1)の抵抗値の合計と、ほぼ等しくなり、トランジスタ
(T10)(T11)各接合部のバランスを取れるように選択さ
れている。この条件は、エミッタ電圧(Uf)の値を、ト
ランジスタ(T10)(T11)間で、適切にコピー取りするの
に不可欠である。
【0036】図3は、本発明の第2実施例である。この
回路は、本質的に図1に示すものと類似しているため、
相違点だけを説明する。
【0037】図3に示す回路は、基準電圧(Uref)が、
相対的に高い定温、例えば30℃以下で一定になり、該値
を超える、温度の上昇に伴って、30℃以上で、線形降下
する特性を得ることを目的としている。
【0038】このような条件下では、電流発生器(R7、
T7)は省略され、別のPNPトランジスタが設けら
れ、そのベースおよびエミッタは、それぞれ、トランジ
スタ(T11)のエミッタと、電流発生器(R6、T6)とに
接続され、またコレクタは接地される。
【0039】この場合、抵抗器(R13)の値は、30℃の臨
界温度で、電流発生器(R6、T6)によって得られる電
流で、トランジスタ(T12)のエミッタ・ベース間電圧
と、トランジスタ(T13)のエミッタ・ベース間電圧との
差に等しい電圧が、抵抗器(R13)の端子間で発生するよ
うに設定されている。
【0040】30℃以下において、2つのエミッタ・ベー
ス間電圧は、直線状に上昇するが、トランジスタ(T13)
の方が振幅が大きくなる。したがって、抵抗器(R13)の
端子間電圧が降下し、発生器(R6、T6)から出される
電流の一部が迂回して、抵抗器(R13)を通過しなくな
る。これは、トランジスタ(T15)を介して行われる。
【0041】このような状況では、温度降下の大きさに
拘わりなく、トランジスタ(T14)はオフになり、抵抗器
(R12)に電流が流れなくなるため、30℃以下の温度の全
範囲にわたって、基準電圧(Uref)の値は、定電圧(Uf)
の値と、おおむね等しい状態を保つことが分かる。
【0042】反対に、温度が30℃以上になると、抵抗器
(R13)の端子間電圧が上昇するため、電流を取り、発生
器(R6、T6)から出される電流に加えなければならな
いが、この場合には、回路(T11、R12、T14)からしか電
流が取れないため、抵抗器(R12)には、実温度と臨界値
30℃との差に比例する電流(図3の右から左へ)が流れ
る。
【0043】このことから、基準電圧(Uref)は、この
温度差とともに、直線状に降下することが分かる。
【0044】図4は、これに対応する特性曲線(C2)を
示す。
【0045】図1に示した場合のように、抵抗器(R12)
の値を変化させることにより、θ>30℃の場合の直線の
スロープを、所望値に調整することができる。
【0046】図5は、本発明の主要部の第3実施例を示
す。
【0047】この場合、温度の関数としての基準電圧に
対して、特性曲線が得られ、定値(例えば30℃)以下の温
度関数(θ)に対しては、基準電圧(Uref)は、所定の第
1定値(すなわちUf)と等しくなる。
【0048】また、関数(θ)が30℃範囲内、およびこれ
より高い値(例えば、70℃〜90℃、本実施例では80℃)で
ある場合は、基準電圧(Uref)は、30℃に対する温度差が
大きくなるに従って、直線状に降下し、関数(θ)が、80
℃以上になると、基準電圧は、再び一定になり、値(U
f')(Ufより小さい)と等しくなる。
【0049】図5に示す回路は、図3に示す回路の素子
を全て備えているため、説明を省略する。
【0050】付加素子について次に説明する。
【0051】抵抗器(R14)の代わりに、直列接続された
抵抗器(R15)(R16)が設けられている。その抵抗値の合
計は、抵抗器(R10)(R11)の値の合計とほぼ等しい。
【0052】NPNトランジスタ(T16)のベースは、抵
抗器(R15)と(R16)との間の共通点に接続されており、
エミッタは、抵抗器(R17)を介して接地されている。素
子(R12)と(T14)との間の共通点は、トランジスタ(T1
6)のエミッタに、エミッタ接続された、NPNトランジ
スタ(T17)のベース、および基準電圧値(Uref)の出力
端に接続されている。
【0053】トランジスタ(T16)と(T17)とは、差動増
幅器として接続されており、それらのベースには、それ
ぞれ、電圧(Uf'<Uf)およびトランジスタ(T14)に隣
接する抵抗器(R12)の端子電圧が印加されている。
【0054】素子(R18、T18)と(R19、T19)とは、ト
ランジスタ(T16)(T17)のコレクタに、同一電流を送る
電流発生器を構成している。
【0055】トランジスタ(T18)のコレクタは、エミッ
タ抵抗器(R20)を備えるPNPトランジスタ(T20)のベ
ースに接続され、トランジスタ(T20)のコレクタは、基
準電圧(Uref)の出力端、トランジスタ(T17)のベー
ス、および素子(R12)と(T14)との間の共通点に接続さ
れている。
【0056】80℃以下の温度に対しては、本回路は、図
3の回路と同様に動作するため、その説明は省略する。
【0057】図6に示す曲線(C3)は、30℃以下におけ
るゼロスロープの直線と、30℃以上における一定の負の
スロープを有する直線(スロープは、抵抗器(R12)の抵
抗により固定されている。)とで構成されている。
【0058】反対に、温度が第2臨界値(例えば80℃)に
達するやいなや、動作は、上記の付加的回路構成部によ
って阻まれる。すなわち、基準電圧(Uref)が、値(U
f')以上を保つ限り、トランジスタ(T16)はオフにな
り、トランジスタ(T20)のベースを介して電流が流れな
くなるため、トランジスタ(T20)がオフになる。
【0059】関数(θ)の増大により、基準電圧(Uref)
が、値(Uf')以下になるやいなや、トランジスタ(T16)
はオンになり、トランジスタ(T20)をオンにする。トラ
ンジスタ(T20)は、トランジスタ(T14)を介して、抵抗
器(R13)を通って流れるその端子間電圧の上昇とマッチ
する電流を通す。
【0060】その結果、値(Uf')と等しい値(Uref)以
上では、抵抗器(R13)に要する別途電流は、回路(R20、
T20、T14)によって配送される。従って、抵抗器(R12)
を流れる電流は、安定値を示し、電圧(Uref)値は、実
質的に一定値を保つ。
【0061】図6は、温度の関数として、電圧(Uref)
に対して得られた曲線の形状を示すが、この形状は、通
常、「Z」曲線とよばれている。
【0062】以上、温度の関数として、基準電圧に対す
る一連の曲線を得られるようになっている回路について
説明したが、これらの曲線は、特に車内におけるバッテ
リーの設置位置、バッテリーが、その内部抵抗を変化さ
せる可変温度にさらされるというおそれ、および特に放
熱能力に限界がある小形のオルタネータを使用した場合
に発生するオルタネータ自体の加熱という危険性に関連
する条件の関数として、適用できる。
【0063】図7を参照して、集積回路チップに使用さ
れる抵抗器(R12)の実施例を説明する。
【0064】上記の通り、前記実施例において、温度の
関数として、電圧(Uref)が降下するスロープを変化さ
せることが望ましい。
【0065】この場合、抵抗器(R12)は、複数の抵抗器
を直列接続させたもので構成されているが、本実施例で
は、抵抗値が、2の単位比で、等比数列を形成する4個
の抵抗器(R)〜(8R)である。
【0066】4個のツェナダイオード(Z1)〜(Z4)に
重積された4個の金属素子(F1)〜(F4)で構成された
4個のヒューズは、各抵抗器と並列接続されている。
【0067】電流は、5個のアクセス端子(B)により、
ツェナダイオードに注入され、対応するヒューズ(F1)
〜(F4)が融けて、回路状態になる温度まで、該ダイオ
ードを加熱する。
【0068】ツェナダイオード、および関連するヒュー
ズに適宜に作用することにより、それぞれ、R、2R、
3R…14Rおよび15Rと等しい15通りの異なる抵抗値の
いずれかに、抵抗器(R12)を固定して、異なる15通りの
スロープを得ることができる。
【0069】このような解決策は、特に簡単かつ安価で
あり、通常N個の抵抗器を用いることにより、2N−1
通りの異なる可能抵抗値を得ることができる。
【0070】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、本発明の技術的範
囲を逸脱せずに、種々に変形修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す回路図である。
【図2】図1に示す回路により、温度の関数として発生
する基準電圧の特性曲線を示すグラフである。
【図3】本発明の第2実施例を示す回路図である。
【図4】図3に示す回路により、温度の関数として発生
する、基準電圧の特性曲線を示すグラフである。
【図5】本発明の第3実施例を示す回路図である。
【図6】図5に示す回路により、温度の関数として発生
する、基準電圧の特性曲線を示すグラフである。
【図7】図1、図3および図5に示す回路の一部を示す
具体例である。
【符号の説明】
(T1)〜(T20) トランジスタ (R1)〜
(R20) 抵抗器 (C1)〜(C3) 直線 (T16)
(T17) 差動増幅器 (R6、T6)(R7、T7)(R18、T18)(R19、T19) 電流
発生器 (T10)(T11) 相対トランジスタ (F1)〜
(F4) ヒューズ (T1−T7)(R1−R7) 電流源 (T3)(T8)(T9)(C4)(R8)(R9) 電圧発生器 (R)〜(8R) 抵抗器 (UBG)
電圧 (θ) 温度関数 (B) ア
クセス端子 (Sf) 電圧源 (Uref)
基準電圧 (Uf)(Uf') 定電圧

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オルタネータで、バッテリーを充電する
    電圧を調整するべく、温度の関数として変化する基準電
    圧を発生する回路であって、 温度に関係なく一定(UBG)である電圧源(Sf)と、 ベースが、相互に接続されるとともに、ベース・エミッ
    タ接合部が、異なる温度作用を有し、定電流が流れるよ
    うにした、2つのバイポーラトランジスタ(T12)(T1
    3)、 前記2つのバイポーラトランジスタのエミッタ間に接続
    され、その端子間に印加された電圧が、前記2トランジ
    スタの周囲温度を表すようになっている第1抵抗器(R1
    3)と、 前記定電圧源と、基準電圧の出力端との間に接続され、
    少なくとも、所定の温度範囲にわたって、臨界温度に相
    当する電圧に対する、前記第1抵抗器の、端子間電圧の
    上昇によって誘起された、追加電流に等しい電流が流れ
    るようになっている第2抵抗器(R12)とを備えることを
    特徴とする回路。
  2. 【請求項2】 前記2つのバイポーラトランジスタが、
    基準回路内に設けられており、かつ前記トランジスタの
    一方(T13)が、マルチエミッタトランジスタであること
    を特徴とする請求項1に記載の回路。
  3. 【請求項3】 臨界温度に応じて、前記電圧に対して降
    下する、前記第1抵抗器の端子間電圧によって誘起され
    た迂回電流が、前記抵抗器(R12)内の反対方向に流れる
    ようにしたことを特徴とする請求項1または2に記載の
    回路。
  4. 【請求項4】 臨界温度に応じて、前記電圧に対して降
    下する、前記抵抗器の端子間電圧によって誘起された迂
    回電流を、前記第2抵抗器(R12)にかわって流すように
    したトランジスタ(T15)を含むことを特徴とする請求項
    1または2に記載の回路。
  5. 【請求項5】 前記第2抵抗器を流れる電流の値を、定
    値に限定する手段(T16〜T20)を含むことを特徴とする
    請求項4に記載の回路。
  6. 【請求項6】 前記手段が、差動増幅器の出力端が、基
    準電圧が、前記ブリッジによって設定された電圧値(U
    f')に達するたびに、前記基準電圧が前記ブリッジ(第5
    図)の設定電圧と等しくなる値に対する、前記第1抵抗
    器の端子間電圧の上昇によって誘起された追加電流と等
    しい電流を、前記第2抵抗器にかわって流すようにした
    トランジスタ(T20)に接続されていることを特徴とす
    る請求項5に記載の回路。
  7. 【請求項7】 前記第2抵抗器の抵抗値を、複数の値か
    ら選択した1つの値に固定する手段(R−8R)(Z1−
    Z4)(F1−F4)を含み、前記基準電圧が、少なくと
    も所定の温度範囲で線形降下するスロープを決定するよ
    うになっていることを特徴とする請求項1ないし6のい
    ずれかによる回路。
  8. 【請求項8】 前記抵抗値固定手段が、選択的に遮断で
    きるとともに、それぞれが、直列接続された、複数の抵
    抗器(R−R8)のうちの、対応する一つと直列接続され
    ている1組の素子(F1−F4)を備えることを特徴とす
    る請求項7に記載の回路。
  9. 【請求項9】 前記抵抗器(R−R8)の抵抗値が、単位
    比2を有する等比数列を構成していることを特徴とする
    請求項8に記載の回路。
  10. 【請求項10】 オルタネータでバッテリーを充電する
    電圧を調整する調整器であって、前記請求項のいずれか
    による基準電圧発生器を含むことを特徴とする調整器。
JP05416192A 1991-02-07 1992-02-06 オルタネータで、バッテリーを充電する電圧を調整するべく、温度の関数として変化する基準電圧を発生する回路 Expired - Fee Related JP3175023B2 (ja)

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