JPH0885402A - 自動車用交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】最も温度上昇の影響が重大であるドライバ素子
用ＩＣチップの温度上昇を抑止しつつ、装置の小型化又
は大出力電流化を実現可能な自動車用交流発電機の電圧
制御装置を提供する。 【構成】界磁電流制御式の自動車用交流発電機のハウジ
ングに固定される放熱プレート２に接着された回路基板
３上に、界磁電流制御用のドライバ素子用Ｔｒチップ４
と、ドライバ素子用Ｔｒチップ４へのベース電流の供給
を制御する制御回路用ＩＣチップ５と、上記ベース電流
を制限するベース電流制限抵抗素子６とが、三角関係に
配設される。このようにすれば、回路基板３を大型化す
ることなく発熱源を分散させてドライバ素子用Ｔｒチッ
プの温度上昇を許容温度以内に抑止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、界磁電流制御式の自動
車用交流発電機の電圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来技術】オルタネータと通常呼ばれる従来の自動車
用交流発電機は、バッテリ端子電圧などに基づいてバイ
ポーラトランジスタからなる界磁電流制御用のドライバ
素子（スイッチングトランジスタ）により界磁電流をス
イッチングすることにより発電制御を行っている。

【０００３】このため、界磁電流の通電損失を低減する
ために界磁電流制御用のドライバ素子をできるだけ界磁
コイルに近接配置することが好ましく、そのために、従
来はドライバ素子及びこのドライバ素子を制御するため
の制御回路部が搭載されたレギュレータ（電圧制御装
置）を自動車用交流発電機のハウジングに固定するのが
通例となっている。

【０００４】一方、自動車用交流発電機はその出力電流
を車両両負荷及びバッテリに給電するために少なくとも
数Ａの界磁電流を駆動する必要があり、これを単一のバ
イポーラトランジスタで断続するためにはベース電流が
数十ｍＡ以上必要となり、バッテリ電圧が１２Ｖとする
場合、ベース電流を安定な所定値に設定するためのベー
ス電流制限抵抗素子の消費電力が１Ｗ超となってしま
う。このため、従来は、図９に示すように、ベース電流
が極めて小さいダーリントン接続タイプのバイポーラト
ランジスタ４０１で界磁電流制御用のドライバ素子用Ｔ
ｒチップを構成する場合もあるが、ダーリントン接続タ
イプのバイポーラトランジスタ４０１はコレクタ・エミ
ッタ間電圧降下が大きい為電力消費が大きいので、上記
過酷な熱的条件下での使用を可能とするために、図１０
に示すように、回路基板３００上にヒートシンク７００
を介してドライバ素子用Ｔｒチップ４００を配設するの
が一般的である。

【０００５】なお、図９において、５００はベース電流
給電制御用の制御回路用ＩＣチップ、５０１はベース電
流制御トランジスタ、５０２はベース電流制限抵抗素
子、１０は界磁コイルであり、図１０において、２００
は放熱プレートである。なお、本出願人により出願中の
実開昭６１−９７８９６号公報及び実開昭６１−１１９
３９６号公報は、上記ヒートシンクを有する電子回路装
置、特にレギュレータの出力段の例を開示している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記説明したように、
従来の自動車用交流発電機の電圧制御装置では、ヒート
シンクを設けることにより、過渡的熱抵抗及び定常的熱
抵抗を低減することにより、ダーリントン接続タイプの
バイポーラトランジスタで構成したドライバ素子の温度
を低減することが行われている。

【０００７】しかしながら、装置の小型化（その反対と
して大出力電流化）を図る場合、ドライバ素子用Ｔｒチ
ップから周囲に張り出すヒートシンクの張出部分の面積
だけドライバ素子の所要スペースが増大するという不具
合がある。もちろん、上記張出しをなくせば所要スペー
スの増大は無いが、その結果として、ヒートシンクをド
ライバ素子用Ｔｒチップ及び回路基板間に接合すること
で熱伝導経路が増加する為上記定常的熱抵抗はかえって
増大してしまう欠点が生じる。

【０００８】また、ヒートシンクの材質選定にあたって
は、接合材の熱疲労寿命を考慮して、パワートランジス
タの材質であるシリコンと通常使用される絶縁基板（回
路基板）の材質であるアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）との線熱
膨張率の整合をはかる為に、３．５ｐｐｍ／℃（シリコ
ンの線熱膨張率）から７ｐｐｍ／℃（Ａｌ₂ Ｏ₃ の線熱
膨張率）の間の線熱膨張率を有する高価な材料（モリブ
デン（線熱膨張率５．３ｐｐｍ／℃やタングステン（線
熱膨張率４．５ｐｐｍ／℃））を選定せねばならないと
いう面倒も生じる。

【０００９】一方、発熱が大きいダーリントン接続タイ
プのバイポーラトランジスタの代わりに単一のバイポー
ラトランジスタを用いる場合には、ベース電流制限抵抗
素子とドライバ素子用Ｔｒチップとを接近させて配設さ
せると、上記説明したようにベース電流制限抵抗素子の
発熱が大きいので、ベース電流制限抵抗素子の発熱の影
響によりドライバ素子用Ｔｒチップの温度が上昇してし
まうという不具合があった。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、最も温度上昇の影響が重大であるドライバ素子用
Ｔｒチップの温度上昇を抑止しつつ、装置の小型化又は
大出力電流化を実現可能な車両用交流発電機の出力電力
制御装置を提供することを、その目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の自動車用交流発
電機の電圧制御装置の第１の構成は、金属を素材として
形成されて界磁電流制御式の自動車用交流発電機のハウ
ジングに固定される放熱プレートと、前記放熱プレート
の主面に接着された回路基板と、前記発電機の界磁電流
を制御する単一の出力用バイポーラトランジスタからな
り前記回路基板の表面に配設されるドライバ素子用Ｔｒ
チップと、前記ドライバ素子用Ｔｒチップと別個に前記
回路基板に配設されて前記トランジスタのベース電流を
制限するベース電流制限抵抗素子と、前記ベース電流制
限抵抗素子を通じての前記出力用バイポーラトランジス
タへのベース電流の供給を制御する制御回路用ＩＣチッ
プとを備え、前記ドライバ素子用Ｔｒチップと前記ベー
ス電流制限抵抗素子と前記制御回路用ＩＣチップとは、
前記回路基板上にて三角関係に配設されることを特徴と
している。

【００１２】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記ベース電流制限抵抗素子が、前記制御
回路用ＩＣチップ及び前記ドライバ素子用Ｔｒチップと
の間にて前記制御回路用ＩＣチップ寄りに配設される
か、あるいは前記ドライバ素子用Ｔｒチップが前記ベー
ス電流制限抵抗素子及び前記制御回路用ＩＣチップとの
間にて前記制御回路用ＩＣチップ寄りに配設されること
を特徴としている。

【００１３】本発明の第３の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記制御回路用ＩＣチップが、前記ドライ
バ素子用Ｔｒチップ及び前記ベース電流制限抵抗素子と
の間にて前記ベース電流制限抵抗素子寄りに配設される
ことを特徴としている。

【００１４】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成では、界磁
電流制御式の自動車用交流発電機のハウジングに固定さ
れる放熱プレートに接着された回路基板上に、界磁電流
制御用のドライバ素子用Ｔｒチップと、ドライバ素子用
Ｔｒチップへのベース電流の供給を制御する制御回路用
ＩＣチップと、上記ベース電流を制限するベース電流制
限抵抗素子とが、三角関係に配設されるので、最も温度
上昇の影響が重大であるドライバ素子用Ｔｒチップの温
度上昇を抑止しつつ、装置の小型化又は大出力電流化を
実現することができる。

【００１５】具体的に説明すれば、熱的に過酷な環境で
あるエンジン近傍に配設され、しかも、自身が発熱体で
ある自動車用交流発電機に放熱プレートを介して固定さ
れる回路基板上に、それぞれが発熱源であるドライバ素
子用Ｔｒチップ、制御回路用ＩＣチップ及びベース電流
制限抵抗素子がヒートシンクなしに配設される。ドライ
バ素子用Ｔｒチップは単一の（いわゆるシングル構成
の）バイポーラトランジスタからなる。

【００１６】このようにすれば、ダーリントン接続タイ
プのバイポーラトランジスタによりドライバ素子用Ｔｒ
チップを構成するのに比べて、ベース電流制限抵抗素子
の発熱は増加するものの、ドライバ素子用Ｔｒチップの
発熱が格段に減少する。言い換えれば、発熱源を分散さ
せることができる。したがって、ドライバ素子用Ｔｒチ
ップ及び抵抗素子に発熱が分散するので、従来、最も発
熱が大きく、接合温度上昇が大きくてそれにより最大出
力電流が制限されるドライバ素子用Ｔｒチップの最高温
度が低減されるか、もしくは出力電流の増大やヒートシ
ンクの省略が可能となる。

【００１７】ただ、ドライバ素子用Ｔｒチップ及び抵抗
素子に発熱を分散しても、これらが近接していてはそれ
らの発熱が互いに影響し合って、熱源分散効果が生じな
い。又、比較的発熱の小さい制御回路用ＩＣチップへの
熱的影響も大きくなる。かといって、これらの両チップ
及び抵抗素子を離し過ぎると、回路基板の大型化、装置
の大型化を招いてしまう。

【００１８】そこで、本発明では、発熱源であるシング
ル構成のバイポーラトランジスタからなるドライバ素子
用Ｔｒチップと、比較的発熱の少ない制御回路用ＩＣチ
ップと、発熱源であるベース電流制限抵抗素子とを回路
基板上にて三角関係に配置する。このようにすれば、回
路基板の必要面積の増大を抑止しつつ、ドライバ素子用
Ｔｒチップとベース電流制限抵抗素子との間の距離（以
下、ｄ１とする）、ベース電流制限抵抗素子と制御回路
用ＩＣチップとの間の距離（以下、ｄ２とする）、ドラ
イバ素子用Ｔｒチップと制御回路用ＩＣチップとの間の
距離（以下、ｄ３とする）をそれぞれ増大することがで
き、これにより両チップ及び抵抗素子間の熱的影響を抑
止し、その結果として、回路基板面積増大を招くことな
く出力電流の増大を実現することができる。又は、出力
電流（界磁電流）の低下を招くことなく回路基板面積を
縮小することができる。

【００１９】本発明の第２の構成によれば、上記第１の
構成において更に、上記距離ｄ２が、上記距離ｄ１より
小さく設定される。あるいは、上記第１の構成において
更に、上記距離ｄ３が、上記距離ｄ１より小さく設定さ
れるものである。この構成によれば、比較的発熱の少な
い制御回路用ＩＣチップとの距離を、互いに発熱源であ
るドライバ素子用Ｔｒチップとベース電流制限抵抗素子
との間の距離よりも小さく設定する事で、発熱の大小に
より部品の配置関係を合理的に行なうことができ、回路
基板面積をさらに縮小することができる。具体的に説明
すれば、発熱源であるベース電流制限抵抗素子がドライ
バ素子用Ｔｒチップに近づくことにより、ベース電流制
限抵抗素子の発熱の影響でドライバ素子用Ｔｒチップの
バイポーラトランジスタの接合温度が△Ｔ１だけ上昇す
ると、この温度上昇△Ｔ１は距離ｄ１の対数関数値（底
は１超過）に略比例する。従って、上記距離ｄ１がある
所定のしきい値より小さくなると、ベース電流制限抵抗
素子の発熱の影響により、ドライバ素子用Ｔｒチップの
接合温度が急激に増大して許容温度を越えてしまう。

【００２０】また、発熱源であるベース電流制限抵抗素
子が、比較的発熱の少ない制御回路用ＩＣチップに近づ
くことにより、ベース電流制限抵抗素子の発熱の影響に
より制御回路用ＩＣチップ内のトランジスタの接合温度
が△Ｔ２だけ上昇するとすると、この温度上昇△Ｔ２も
△Ｔ１と同様に、距離ｄ２の対数関数値（底は１超）に
略比例する。従って、上記距離ｄ２がある所定のしきい
値より小さくなると、ベース電流制限抵抗素子の発熱の
影響により、制御回路用ＩＣチップ内のトランジスタの
接合温度が急激に増大して許容温度を越えてしまう。
又、制御回路用ＩＣチップの温度上昇についてはドライ
バ素子用Ｔｒチップからの発熱の影響についてもベース
電流制限抵抗素子の場合と同様のことが言える。

【００２１】したがって、両チップの接合温度を許容温
度以内とするために、回路基板にて上記各しきい値によ
り規定される両チップ及び抵抗素子の配設可能領域が存
在することになる。しかしながら両チップ及び抵抗素子
は、それぞれ発熱の大小がある為に、距離ｄ１、ｄ２、
ｄ３は回路基板内にてただやみくもに大きくするのでは
なく、配線引回し等を考慮しつつ、部品をコンパクトに
配設するのが好ましい。

【００２２】本構成では、ドライバ素子用Ｔｒチップ及
びベース電流制限抵抗素子が発熱源であり、互いに発熱
の影響を及ぼし合うこと、さらに制御回路用ＩＣチップ
の発熱量は、ドライバ素子用Ｔｒチップ及びベース電流
制限抵抗素子の発熱量と比較して小さいことに基づいて
距離ｄ２を距離ｄ１より小さく設定するか、あるいは距
離ｄ３を距離ｄ１より小さく設定している。この様にす
れば、発熱量の異なる両チップの接合温度を許容温度以
内に維持しつつ、効率良くコンパクトにドライバ素子用
Ｔｒチップ、制御回路用ＩＣチップ及びベース電流制限
抵抗素子を配設することができる。

【００２３】本発明の第３の構成では、上記第１の構成
において更に、上記距離ｄ２が、上記距離ｄ３より小さ
く設定される。この構成では、ドライバ素子用Ｔｒチッ
プの発熱量がベース電流制限抵抗素子の発熱量に比較し
て、大きいことに基づいて、発熱のより小さい制御回路
用ＩＣチップをベース電流制限抵抗素子寄りに配設され
る。

【００２４】すなわち、ドライバ素子用Ｔｒチップは、
ダーリントン接続タイプのバイポーラトランジスタでは
なくシングル構成のバイポーラトランジスタで構成され
るので、従来より電力消費は低減されているものの、元
々、制御回路用ＩＣチップよりは格段に大きくかつベー
ス電流制限抵抗素子よりも大きいので、制御回路用ＩＣ
チップをドライバ素子用Ｔｒチップより電力消費の少な
い方のベース電流制限抵抗素子に近づけることにより、
回路基板面積を縮小しつつ、両チップの接合温度を許容
温度以内にすることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の自動車用交流発電機の電圧制
御装置の一実施例を図面に基づいて説明する。図１及び
図２に示すように、後述する界磁電流制御式の自動車用
交流発電機１のハウジングにはアルミニウムからなる放
熱プレート２が固定されており、放熱プレート２には高
熱伝導の接着剤２０により例えばアルミナからなる回路
基板３が接着されている。回路基板３上には、互いに三
角形となる位置にドライバ素子用Ｔｒチップ４、制御回
路用ＩＣチップ５が接着され、更にベース電流制限抵抗
素子６が厚膜抵抗により形成されている。

【００２６】２１は放熱プレート２の放熱フィンであ
り、３１は、回路基板３上に半田付け等により固着され
たボンディング用のパッドであり、３２はパッド３１と
ベース電流制限抵抗素子６の一端とを、さらにベース電
流制限抵抗素子６の他端と制御回路用ＩＣチップ５の外
部引出し電極（図示せず）とを個別に接続する印刷配線
であり、４１はドライバ素子用Ｔｒチップ上のボンディ
ング用のパッドであり、７は、パッド３１とパッド４１
とを個別に接続するボンディングワイヤである。

【００２７】図３にこの電圧制御装置の界磁電流駆動部
回路図を示す。５２は、制御回路用ＩＣチップ５の出力
回路段であって、バッテリ電圧端（又は発電電圧端）と
接地端との間に、ベース電流制限抵抗素子６、エミッタ
接地トランジスタＴ１が直列接続されており、トランジ
スタＴ１を動作させて出力端５３の電位をスイッチング
している。

【００２８】ドライバ素子用Ｔｒチップ４は、１段のエ
ミッタ接地パワートランジスタ４０により構成されてお
り、制御回路用ＩＣチップ５の出力端はベース電流制限
抵抗素子６とトランジスタ４０のベース電極の接続点に
接続されており、エミッタ接地トランジスタＴ１がＯＦ
Ｆの時ベース電流を給電し、エミッタ接地トランジスタ
Ｔ１がＯＮの時ベース電流を遮断している。トランジス
タ４０のコレクタは後述する自動車用交流発電機１の界
磁コイル１０を通じてバッテリ電源に接続されている。
Ｄは界磁コイル１０と並列接続されたフライホイルダイ
オードである。

【００２９】両チップ４、５及びベース電流制限抵抗素
子６は、図１に示す三角関係に配置されている。ドライ
バ素子用ＩＣチップ４の端部とベース電流制限抵抗素子
６の端部との距離はｄ１、制御回路用ＩＣチップ５の端
部とベース電流制限抵抗素子６の端部との距離はｄ２、
両チップ４、５の端部間の距離はｄ３とされている。発
熱体であるドライバ素子用Ｔｒチップ４及びベース電流
制限抵抗素子６と、比較的発熱の少ない制御回路用ＩＣ
チップ５をこのように三角配置とすることにより、必要
な回路基板３の面積を縮小しつつ、相互の距離ｄ１〜ｄ
３を充分に確保し、相互の発熱の影響による両チップ
４、５のトランジスタの接合温度上昇を抑止することが
できる。

【００３０】例えば、ドライバ素子用Ｔｒチップ４の通
電電流を５Ａとすると、ダーリントン接続タイプのトラ
ンジスタの出力トランジスタのエミッタ・コレクタ間の
電圧降下は４ｍｍ×４ｍｍ相当のチップにおいて１Ｖ程
度となるので、その損失は約５Ｗとなる。シングルトラ
ンジスタでは、そのエミッタ・コレクタ間の電圧降下は
同等のサイズのチップで約０．４Ｖ程度であるので、そ
の損失は約２Ｗとなる。

【００３１】一方、図３のシングル構成のトランジスタ
４０の電流増幅率を約６０倍とすれば、トランジスタ４
０にて５Ａのコレクタ電流を駆動する為に必要なベース
電流は約８０ｍＡとなる。そこで、安定なベース電流を
得るためにベース電流制限抵抗素子６の抵抗値を充分余
裕をみて１００オームに設定するものとすれば、ベース
電流制限抵抗素子６の損失はバッテリ電圧を１４Ｖ、ト
ランジスタ４０のベース・エミッタ間電圧降下を０．８
Ｖとすると（１４−０．８）² ／１００＝約１．７Ｗと
なる。

【００３２】また、制御回路用ＩＣチップ５の損失は、
バッテリ電圧を約１４Ｖとすれば、バッテリ電圧などを
所定のしきい値電圧と比較する周知のコンパレータなど
を集積して微少電流で駆動しているために、その消費電
流はせいぜい１０ｍＡ程度で、消費電力としては約０．
１４Ｗとなる。これは上記のドライバ素子用Ｔｒチップ
４及びベース電流制限抵抗素子６に比較して相当小さい
値となることがわかる。

【００３３】一方、回路基板３内において発熱体からの
距離と、その距離における発熱体との温度差との関係は
一般的に次の様に表わすことができる。発熱体の中心か
らの距離ｄ、発熱体の発熱量Ｐ、発熱体との温度差△
Ｔ、回路基板の熱伝導率Ｋ、回路基板の厚みｔ及び発熱
体を円板として半径ｒとすると、

【００３４】

【数１】 まずドライバ素子用Ｔｒチップが発熱体とした場合、回
路基板３はアルミナを主体としたセラミック基板で熱伝
導率Ｋ＝０．１７１Ｗ／ｃｍ・℃、厚みｔ＝０．８ｍ
ｍ、ドライバ素子用Ｔｒチップ４のサイズは４ｍｍ×４
ｍｍで、これを半径ｒ＝２ｍｍの円板の発熱体として近
似し、発熱量Ｐ＝２Ｗとすると、

【００３５】

【数２】△Ｔ₄ ＝２３．３×ｌｎｄ−１６．１ 次にベース電流制限抵抗素子６の場合、同様の計算で、

【００３６】

【数３】△Ｔ₆ ＝１９．８×ｌｎｄ−１３．７ （但し、Ｐ＝１．７Ｗとし、その他は同条件） 数２、数３の式をグラフに表わしたものが図４である。
この数２、数３の式によれば、例えば発熱体中心から４
ｍｍ離れた点においては発熱体温度より数２の式で１
６．１℃、数３の式で１３．７℃低減される。

【００３７】また、発熱体の温度は、ドライバ素子用Ｔ
ｒチップ４の温度をＴj4、発熱量をＰ4 、放熱プレート
２までの熱抵抗をθ4 とし、ベース電流制限抵抗素子６
の温度をＴ6 、発熱量Ｐ6 、放熱プレート２までの熱抵
抗をθ6 とすると、放熱プレート２の温度ＴF はアルミ
ニウムで高熱伝導の金属から成る為、位置によらずほぼ
同等の温度分布をするので次の様な関係が成り立つ。

【００３８】 Ｔj4−ＴF ＝Ｐ4 ×θ4 、 Ｔ6 −ＴF ＝Ｐ6 ×θ6 これらの式に有限要素法により計算した定常熱抵抗θ4
＝６．７℃／Ｗ、θ6＝６．５℃／Ｗと前述の発熱量Ｐ4
＝２Ｗ、Ｐ6 ＝１．７Ｗを代入すると（但し、発熱体
面積は同じとする）

【００３９】

【数４】Ｔj4＝１３．４＋ＴF

【００４０】

【数５】Ｔ6 ＝１１．１＋ＴF 前出の数２、数３の式では、回路基板３が高熱伝導の接
着剤２０により放熱プレート２に接着されていることが
考慮されていないので、例えば発熱体中心から４ｍｍ離
れた点においては数４、数５の式より、

【００４１】

【数６】Ｔj4−△Ｔ4 ＝ＴF −２．７

【００４２】

【数７】Ｔ6 −△Ｔ6 ＝ＴF −２．６ となり、いずれも放熱プレート２の温度ＴF より温度が
低くなる様な結果が得られる。図５にドライバ素子用Ｔ
ｒチップ４を発熱体とした場合の発熱体中心からの距離
ｄと放熱プレート２からの温度上昇との関係を表わすグ
ラフを示す。発熱体としてのドライバ素子用Ｔｒチップ
４からの距離が４ｍｍの位置では放熱プレート２からの
熱伝導により破線グラフで示す様に、温度がややもち上
げられると考えられるが、いずれにせよ上記条件下にお
いては発熱体中心から４ｍｍ離れた点ではすでに発熱体
の発熱の影響を無視して良いことを示しているといえ
る。即ち、上記条件下においては比較的発熱の大きいド
ライバ素子用Ｔｒチップ４やベース電流制限抵抗素子６
だけではなく、その他の例えば比較的発熱の小さい制御
回路用ＩＣチップ５についても、互いに４ｍｍ以上離し
て配設する事により効果的に温度低減が可能となる。一
般論としては、回路基板３がアルミナ（熱伝導率Ｋ＝
０．１７１Ｗ／ｃｍ・℃）、発熱体のサイズがｒ＝２ｍ
ｍの場合に、回路基板３の厚みｔと温度差を少なくとも
１５℃とする為の距離ｄとの関係は数１の式により、ｄ
＝ｅｘｐ（８．０５ｔ＋０．６９）・・・（５）とな
る。温度差を１５℃としたのは、前述の具体例で示した
様に発熱体からの発熱の影響を無視できる温度差であ
り、発熱体のサイズをｒ＝２ｍｍとしたのは、ドライバ
素子用Ｔｒチップ４のサイズとして最も大きいクラスで
あるためである。また回路基板３の材料としてはアルミ
ナが安価で最も一般的な為である。

【００４３】（５）式において発熱体端部からの距離
ｄ’としては、ｄ’＝ｅｘｐ（８．０５ｔ＋０．６９）
−２・・・（５）’となる。回路基板３としては最も一
般的なアルミナのなかでもｔ＝０．６〜０．８ｍｍ程度
の厚みのものがよく使用され、この時の距離ｄ’はｄ’
＝１．２ｍｍ（ｔ＝０．６ｍｍ）〜１．８ｍｍ（ｔ＝
０．８ｍｍ）であり、回路基板３の厚みに対し距離ｄ’
は２〜２．２５倍でこの厚みｔ＝０．６〜０．８ｍｍク
ラスの基板に対しては発熱体端部からの距離を回路基板
３の厚みの２倍程度離せば発熱体の影響を無視できると
考えてよい。

【００４４】さらに発熱体の発熱量を考え合わせれば、
発熱量の大小により発熱体からの距離を変える方が合理
的である。発熱量は比較的発熱が大きく同等の発熱のド
ライバ素子用Ｔｒチップ４及びベース電流制限抵抗素子
６と、比較的発熱小さい制御回路用ＩＣチップ５とに大
別できる。この場合、発熱の大きいドライバ素子用Ｔｒ
チップ４とベース電流制限抵抗素子６の距離を制御回路
用ＩＣチップ５との距離よりも大きくとる様な配置が考
えられる。即ち、ｄ１＞ｄ２あるいはｄ１＞ｄ３なる関
係に配設することである。発熱の大きいドライバ素子用
Ｔｒチップ４とベース電流制限抵抗素子６との距離を互
いの発熱の影響のない距離（例えば回路基板３の厚さの
２倍以上）だけ離しさえすれば、発熱の小さい制御回路
用ＩＣチップ５の温度上昇は殆どないので、発熱体から
の熱的影響を受ける距離（回路基板３の厚さの２倍未
満）でも構わない。但し、この時発熱体からの熱的影響
を受けて許容接合温度を越える様な位置まで近づけるこ
とはないのは言うまでもない。

【００４５】さらにつけ加えれば、比較的発熱量の大き
いドライバ素子用Ｔｒチップ４とベース電流制限抵抗素
子６の両者においても、ベース電流制限抵抗素子６の発
熱がやや小さい。この場合には、発熱のより小さい制御
回路用ＩＣチップ５を、ドライバ素子用Ｔｒチップ４よ
りもベース電流制限抵抗素子６寄りに配置することが考
えられる。即ちｄ３＞ｄ１なる関係に配設することであ
る。発熱体のうちでも大きいドライバ素子用Ｔｒチップ
４に近いよりは、発熱が小さい方のベース電流制限抵抗
素子６に近い方が有利である。

【００４６】以上説明した通りドライバ素子用Ｔｒチッ
プ４、制御回路用ＩＣチップ５及びベース電流制限抵抗
素子６は互いに熱的影響の及ばない様な距離（回路基板
３の厚みの２倍以上）を保ちつつ三角関係に配設されれ
ば発熱体の分散配置による温度低減効果の恩恵を享受
し、かつ、むやみに回路基板を大型化する必要もなくな
るのでコンパクトな設計が可能となる利点がある。さら
に発熱量の大小により、発熱体の熱的影響の及ぶ距離
（回路基板３の２倍未満）に配設したり、発熱の殆どな
い制御回路用ＩＣチップ５を発熱体のうちでも発熱の小
さい方のベース電流制限抵抗素子６に近い方に配設した
りすることで回路基板３をさらにコンパクトにできる。

【００４７】図６に上記自動車用交流発電機の一例を示
す。１は自動車用交流発電機で、ベルト駆動などの手段
により内燃機関に隣接されるとともに駆動される。９は
電圧制御装置で、図６の如く発電機１内部に一体的に内
蔵される（ビルトイン）が、その代わりに外部に密着し
一体的に搭載してもよい（アドオン、図示せず）。

【００４８】１３はリアカバーで、車両用発電機１の構
成部品を外部からの異物侵入などから保護している。リ
アカバー１３には、冷却の為に外気を導入する目的で、
電圧制御装置９や整流装置（図示せず）に対応した位置
にそれぞれ吸気孔１３ａ、１３ｂが設置されている。次
に、図７及び図８に基づいて、電圧制御装置９を説明す
る。

【００４９】９４は電圧制御装置９のケースで、ガラス
繊維などの充填剤で強化されたエンジニアリングプラス
チック（ＰＰＳ、ＰＢＴ、ＰＥＴなど）で形成されてい
る。ケース９４にはターミナル１３０などがインサート
成形されており、コネクタハウジング９４ａ、後述する
回路基板３を収納する為のスペース９４ｂを形成してい
る。

【００５０】２１は、放熱プレート２の放熱フィンで熱
伝導率の良好な材料、例えばＡｌ、Ｃｕなどの材料で、
板状のベース材２２に所定間隔で設けてある。接着剤２
０には熱伝導率の良好な材料を使用する。回路基板３は
セラミックより成る絶縁回路基板かまたは、Ａｌなどを
ベースとした金属基板上に絶縁層を介して形成された金
属ベース回路基板である。セラミック材としては通常は
アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃）であるが、窒化アルミ（Ａｌ
Ｎ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などからも構成される。図
１に示す配線３２は回路基板３上に印刷焼成された厚膜
配線（一般的にはＡｇ系、Ｃｕ系）で形成されている。
また、ベース電流制限抵抗素子６も回路基板３上に印
刷、焼成により形成されている。両チップ４、５は、は
んだ材、導電性接着剤などの高導電性の接合材で回路基
板３上の所定のランド（図示せず）に接合されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の自動車用交流発電機の電圧制御装置の
一実施例を示す模式平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。

【図３】図１の電圧制御装置の界磁電流駆動部の一実施
例を示す回路図である。

【図４】発熱体中心からの距離と、発熱体中心から離れ
た回路基板上の点での発熱体との温度差を示す特性図で
ある。

【図５】ドライバ素子用Ｔｒチップ４の中心からの距離
と、ドライバ素子用Ｔｒチップ４の中心から離れた回路
基板３上の点での放熱プレート２からの温度上昇との関
係を示す特性図である。

【図６】実施例１の電圧制御装置の搭載状態を示す自動
車用交流発電機の平面図である。

【図７】図６の電圧制御装置の平面図である。

【図８】図７のＢ−Ｂ線矢視断面図である。

【図９】従来の自動車用交流発電機の電圧制御装置の界
磁電流駆動部の一実施例を示す回路図である。

【図１０】図９の電圧制御装置のドライバ素子用Ｔｒチ
ップ搭載部の断面図である。

【符号の説明】

１は自動車用交流発電機、２は放熱プレート、３は回路
基板、４はドライバ素子用Ｔｒチップ、５は制御回路用
ＩＣチップ、６はベース電流制限抵抗素子。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金属を素材として形成されて界磁電流制御
   式の自動車用交流発電機のハウジングに固定される放熱
   プレートと、 前記放熱プレートの主面に接着された回路基板と、 前記発電機の界磁電流を制御する単一の出力用バイポー
   ラトランジスタからなり前記回路基板の表面に配設され
   るドライバ素子用Ｔｒチップと、 前記ドライバ素子用Ｔｒチップと別個に前記回路基板に
   配設されて前記トランジスタのベース電流を制限するベ
   ース電流制限抵抗素子と、 前記ベース電流制限抵抗素子を通じての前記出力用バイ
   ポーラトランジスタへのベース電流の供給を制御する制
   御回路用ＩＣチップとを備え、 前記ドライバ素子用Ｔｒチップと前記ベース電流制限抵
   抗素子と前記制御回路用ＩＣチップとは、前記回路基板
   上にて三角関係に配設されることを特徴とする自動車用
   交流発電機の電圧制御装置。
2. 【請求項２】前記ベース電流制限抵抗素子は、前記制御
   回路用ＩＣチップ及び前記ドライバ素子用Ｔｒチップと
   の間にて前記制御回路用ＩＣチップ寄りに配設される
   か、あるいは前記ドライバ素子用Ｔｒチップは前記ベー
   ス電流制限抵抗素子及び前記制御回路用ＩＣチップとの
   間にて前記制御回路用ＩＣチップ寄りに配設される請求
   項１記載の自動車用交流発電機の電圧制御装置。
3. 【請求項３】前記制御回路用ＩＣチップは、前記ドライ
   バ素子用Ｔｒチップ及び前記ベース電流制限抵抗素子と
   の間にて前記ベース電流制限抵抗素子寄りに配設される
   請求項１記載の自動車用交流発電機の電圧制御装置。