JPS63277433A - Voltage regulator of charging generator - Google Patents

Voltage regulator of charging generator

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JPS63277433A
JPS63277433A JP62109885A JP10988587A JPS63277433A JP S63277433 A JPS63277433 A JP S63277433A JP 62109885 A JP62109885 A JP 62109885A JP 10988587 A JP10988587 A JP 10988587A JP S63277433 A JPS63277433 A JP S63277433A
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oscillation
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Keiichi Masuno
敬一 増野
Moichi Takei
竹井 茂一
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Hitachi Automotive Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain desired duty ratio without trimming resistance by adopting digital system, and to prevent electrolytic corrosion by setting up switching elements on the high potential side of a field winding to permit high-tension drive. CONSTITUTION:The current from an armature winding 1 of an engine-driven generator is rectified with a rectifier 3 to charge a battery 4. A voltage regulating device 6 detects the voltage of the battery 4 and operates the current that flows through a field winding 2 of generator through a power MOSFET 11 so as to keep this value constant. The MOSFET 11 is modulated by the output of an OR gate 20. The basic modulation is performed in synchronization with an oscillation circuit 15. When the generator does not revolve, no voltage is set up to a terminal P of the voltage regulating device 6, so that the output of the OR gate is of a 1/4 duty in stationary state. When the engine is started, this duty is restored as before and the voltage control is performed by the actuation of a boosting circuit 17.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は充電発電機の電圧調整装置に係り、特に車載バ
ッテリを充電する発電機の適切な初期励磁と、励磁電流
を継続するスイッチ素子の高圧駆動を可能とした、IC
化に有利な電圧調整装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a voltage regulating device for a charging generator, and in particular, to appropriate initial excitation of a generator for charging an on-board battery and a switch element that continues an excitation current. IC that enables high voltage drive
The present invention relates to a voltage regulating device that is advantageous for

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、パワートランジスタを用いて発電機の励磁電流を
継続する、いわゆるICレギュレータにおいて、キース
イッチの投入時点よりパワートランジスタを定常的にオ
ン状態としてバッテリから発電機の界磁巻線へ初期励磁
電流を流すようにしたものでは、エンジン停止時のキー
スイッチの切り忘れ等により、短時間に界磁巻線を通し
てバッテリが放電してしまい、過放電になるという問題
があった。
Conventionally, in so-called IC regulators that continue the excitation current of the generator using a power transistor, the power transistor is kept in a steady state from the time the key switch is turned on, and the initial excitation current is supplied from the battery to the field winding of the generator. In the case where the battery is allowed to flow, there is a problem in that if the key switch is forgotten to be turned off when the engine is stopped, the battery is discharged through the field winding in a short period of time, resulting in over-discharge.

その解決策として、特開昭54−140112号では。As a solution to this problem, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 140112/1983.

キースイッチの投入時点より発電機が所定の発電状態に
なるまでの間1発振回路の発振信号により適切なデユー
ティ比でパワートランジスタを継続制御して、初期励磁
電流を制限することが提案されている。
It has been proposed to limit the initial excitation current by continuously controlling the power transistor at an appropriate duty ratio using an oscillation signal from a single oscillation circuit from the time the key switch is turned on until the generator reaches a predetermined power generation state. .

゛〔発明が解決しようとする問題点〕 上記提案では、発振回路が非対称波形の信号を発生する
持株なものとなり、所望のデユーティ比(上記提案では
14.3 %)の信号を得るために、発振回路中の抵抗
またはコンデンサの値を調整する必要がある。従来、車
載充電発電機では、電圧調整装置を混成厚膜集積回路で
構成し1発電機に内蔵させるのが一般的であるので、上
述した抵抗値の調整は、厚膜抵抗をファンクション・ト
リミングの手法により削って行なうのが普通であり。
[Problems to be solved by the invention] In the above proposal, the oscillation circuit is a holding circuit that generates a signal with an asymmetric waveform, and in order to obtain a signal with a desired duty ratio (14.3% in the above proposal), It is necessary to adjust the value of the resistor or capacitor in the oscillator circuit. Conventionally, in on-vehicle charging generators, it has been common for the voltage regulator to be constructed from a hybrid thick film integrated circuit and built into one generator. This is usually done by cutting it using a different method.

これはICの製造コストを増加させる。また、スイッチ
素子としてパワーMO8−FETを用い。
This increases the manufacturing cost of the IC. Also, a power MO8-FET is used as a switch element.

電圧調整装置全体をコスト的に有利なモノリシックIC
で構成する場合には、上述したトリミングによる抵抗値
の調整は不可能である。
Cost-effective monolithic IC for the entire voltage regulator
In this case, it is impossible to adjust the resistance value by trimming as described above.

従来技術には、さらに次のような問題点があった。すな
わち、従来のICレギュレータでは、一般的にスイッチ
素子であるパワートランジスタが界磁巻線の低電位側に
接続されており、界磁巻線の高電位側に常時バッテリの
電圧がかかった状態にあるため1発電機のロータに塩分
が付着した場合、パワートランジスタのオフ状態でも、
ロータ上の界磁巻線に通電するスリップリングからロー
タシャフト、ベアリングを経て発電機のハウジングへと
リーク電流が流れ、電食を起こしやすい。
The conventional technology also has the following problems. In other words, in conventional IC regulators, the power transistor, which is a switching element, is generally connected to the low potential side of the field winding, and the battery voltage is always applied to the high potential side of the field winding. Therefore, if salt adheres to the rotor of a generator, even if the power transistor is off,
Leakage current flows from the slip ring that energizes the field winding on the rotor, through the rotor shaft, bearings, and into the generator housing, easily causing electrolytic corrosion.

スイッチ素子を界磁巻線の高電位側に接続すればこのよ
うなリーク電流をなくすことができるが、スイッチ素子
を駆動するために、バッテリ電圧より高い電圧の駆動電
源が必要となり、IC化が困難であった。
Such leakage current can be eliminated by connecting the switch element to the high potential side of the field winding, but in order to drive the switch element, a drive power source with a voltage higher than the battery voltage is required, making it difficult to use an IC. It was difficult.

本発明の目的は、無調整で所望のデユーティ比の初期励
磁信号を発生させることができ、かつ初期励磁信号発生
回路と昇圧回路を一つの発振回路で駆動することにより
、スイッチ素子を界磁巻線の高電位側に設置して高圧駆
動することが容易にできるようにした。特に全回路を1
チツプのモノリシックrc上に塔載する場合に有利な充
電発電機の電圧調整装置を提供することにある。
An object of the present invention is to be able to generate an initial excitation signal with a desired duty ratio without adjustment, and to drive the initial excitation signal generation circuit and the booster circuit with one oscillation circuit. It is installed on the high potential side of the line and can be easily driven at high voltage. Especially all the circuits are 1
An object of the present invention is to provide a voltage regulating device for a charging generator that is advantageous when mounted on a monolithic RC chip.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、任意のデユーティ比の信号を発生する発振
回路と、該発振回路の発振信号を分周する複数段の分周
器を有し、それらの分局信号の組合せにより所望のデユ
ーティ比の信号を合成する初期励磁信号発生回路と、上
記発振回路の発振信号とその逆相信号からなる交流信号
を昇圧、整流して出力する昇圧回路と、発電機が非発電
状態にあるときは、上記初期励磁信号発生回路の出力信
号に同期して上記発振回路の発振信号を上記昇圧回路に
入力させ、それに対応する上記昇圧回路の出力信号によ
り、バッテリと発電機の昇磁巻線との間に接続されたス
イッチ素子を断続制御して発電機の初期励磁を行なわせ
、発電機の所定の発電状態では、バッテリ電圧を検出す
る電圧検出回路の出力信号により上記昇圧回路への発振
信号の入力を制御してバッテリ電圧に応じた上記スイッ
チ素子の断続制御を行なわせるようにする励磁制御手段
を備えることにより達成される。
The above object has an oscillation circuit that generates a signal with an arbitrary duty ratio, and a multi-stage frequency divider that divides the oscillation signal of the oscillation circuit, and a combination of these divided signals generates a signal with a desired duty ratio. an initial excitation signal generation circuit that synthesizes the oscillation signal of the oscillation circuit, a booster circuit that boosts, rectifies, and outputs an AC signal consisting of the oscillation signal of the oscillation circuit and its opposite phase signal, and a booster circuit that boosts, rectifies, and outputs the The oscillation signal of the oscillation circuit is input to the booster circuit in synchronization with the output signal of the excitation signal generation circuit, and the corresponding output signal of the booster circuit connects the battery and the booster winding of the generator. The initial excitation of the generator is performed by intermittent control of the switch element, and when the generator is in a predetermined power generation state, the input of the oscillation signal to the booster circuit is controlled by the output signal of the voltage detection circuit that detects the battery voltage. This is achieved by providing excitation control means for controlling the switching element on and off in accordance with the battery voltage.

〔作用〕[Effect]

上記初期励磁信号発生回路は、任意のデユーティ比の発
振信号を複数段の分周器で分周し、それらの分局信号を
論理的に組合せることにより、所望のデユーティ比のパ
ルス信号を合成する回路であり、第3図には1/4のデ
ユーティ比信号を作る例を示す。この合成信号のデユー
ティ比は発振回路の抵抗やコンデンサの値によらず一定
であるから、無調整で所望のデユーティ比の初期励磁信
号を発生させることができる。
The above-mentioned initial excitation signal generation circuit divides an oscillation signal with an arbitrary duty ratio using a multi-stage frequency divider and logically combines these divided signals to synthesize a pulse signal with a desired duty ratio. FIG. 3 shows an example of generating a duty ratio signal of 1/4. Since the duty ratio of this composite signal is constant regardless of the values of the resistance and capacitor of the oscillation circuit, an initial excitation signal with a desired duty ratio can be generated without adjustment.

また、上記昇圧回路は、発振回路の発振信号とその逆相
信号からなる高周波交流信号をコンデンサとダイオード
を用いて昇圧、II流する回路であリ、界磁巻線の高電
位側に接続されたパワーMO5−FET等のスイッチ素
子を高圧駆動するのに十分な電圧を発生する。したがっ
て、発電機が非発電状態にあるとき、上記初期励磁信号
発生回路の出力信号に同期して発振回路の発振信号を上
記昇圧回路に入力させることにより、所望のデユーティ
比で上記スイッチ素子を断続制御し1発電機の界磁巻線
に制限された初期励磁電流を流すことができる。また1
発電機の所定の発電状態では、バッテリ電圧を検出する
電圧検出回路の出力信号で上記昇圧回路への発振信号の
入力を制御すれば、バッテリ電圧に応じた上記スイッチ
素子の断続制御が行なわれ、通常の電圧調整動作となる
。これにより、一つの発振回路を初期励磁信号発生回路
と昇圧回路の両方の駆動電源に共用して、励磁電流を断
続するスイッチ素子の高圧駆動を実現することができる
The booster circuit is a circuit that uses a capacitor and a diode to boost and flow a high-frequency AC signal consisting of an oscillation signal from an oscillation circuit and its opposite phase signal, and is connected to the high potential side of the field winding. A voltage sufficient to drive a switch element such as a power MO5-FET at high voltage is generated. Therefore, when the generator is in a non-generating state, by inputting the oscillation signal of the oscillation circuit to the booster circuit in synchronization with the output signal of the initial excitation signal generation circuit, the switch element is turned on and off at a desired duty ratio. A limited initial excitation current can be passed through the field winding of one generator. Also 1
In a predetermined power generation state of the generator, if the input of the oscillation signal to the booster circuit is controlled by the output signal of the voltage detection circuit that detects the battery voltage, the switching element is controlled intermittently according to the battery voltage, Normal voltage adjustment operation will occur. This makes it possible to use one oscillation circuit as a drive power source for both the initial excitation signal generation circuit and the booster circuit, thereby realizing high-voltage drive of the switch element that intermittents the excitation current.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図面により説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明による充電発電機電圧調整装置の一実施
例の全体回路図である0図中、1はエンジン(図示せず
)により駆動される発電機の電機子巻線であり、三相星
形結線されている。2は界磁磁束を発生する界磁巻線、
3は電機子巻線1の三相交流出力を直流に変換する三相
全波整流器、4はバッテリであり、三相全波整流器3で
整流された直流出力により充電されたり、外部の負荷(
図示せず)に電力を供給したりする。5はキースイッチ
であり、エンジンの運転時に投入され、点火装置(図示
せず)等に通電する。6は本発明の要部とする電圧調整
装置であり、主スィッチ素子としてのNチャンネル・パ
ワーMO8−FET11、フライホイール・ダイオード
12.抵抗13とツェナー・ダイオード14からなる定
電圧回路、NOTゲート151,152.抵抗153゜
コンデンサ154からなる発振回路152分圧抵抗16
1,162.コンデンサ163.NOTゲート164か
らなる電圧検出回路16.NOTゲート171,172
,173.コンデンサ174゜177、ダイオード17
5,176.178からなる昇圧回路17.初期励磁信
号発生回路18゜励磁制御手段としての発電検出回路1
9.ORゲート20.ANDゲート21,22.NOT
ORゲート20助スイッチ素子としてのNチャンネルM
O8−FET24により構成されている。
FIG. 1 is an overall circuit diagram of an embodiment of a charging generator voltage regulator according to the present invention. In FIG. 1, 1 is an armature winding of a generator driven by an engine (not shown); They are connected in a star pattern. 2 is a field winding that generates field magnetic flux;
3 is a three-phase full-wave rectifier that converts the three-phase AC output of the armature winding 1 into DC, and 4 is a battery, which is charged by the DC output rectified by the three-phase full-wave rectifier 3, or is connected to an external load (
(not shown). Reference numeral 5 denotes a key switch, which is turned on when the engine is running to energize an ignition device (not shown) and the like. 6 is a voltage regulator which is the main part of the present invention, and includes an N-channel power MO8-FET 11 as a main switch element, a flywheel diode 12. A constant voltage circuit consisting of a resistor 13 and a Zener diode 14, NOT gates 151, 152. Oscillation circuit 152 consisting of resistor 153° and capacitor 154 Voltage dividing resistor 16
1,162. Capacitor 163. Voltage detection circuit 16 consisting of NOT gate 164. NOT gate 171, 172
, 173. Capacitor 174°177, diode 17
A booster circuit 17 consisting of 5,176,178. Initial excitation signal generation circuit 18゜Power generation detection circuit 1 as excitation control means
9. OR gate 20. AND gates 21, 22. NOT
N-channel M as OR gate 20 auxiliary switching element
It is composed of O8-FET24.

このうち、パワーMO8−FETI 1は発電機出力側
のS端子と界磁巻線2の高電位側のS端子との間に接続
されていて、その導通により界磁巻線2に励磁電流を流
し、フライホール・ダイオード12はS端子とS端子(
アース)との間に接続されていて、界磁巻線2のフライ
ホイール電流を流す。MOS−FET24はパ’7− 
M O−8−FET11のゲートとS端子との間に接続
されていて、その導通によりパワーMO8−FETII
のゲートに蓄積された電荷を放電させる。定電圧回路の
抵抗13の一端は工端子を通じてキースイッチ5に接続
されており、電圧検出回路16の分圧抵抗161.16
2はS端子とS端子との間に接続されていて、S端子を
通じて入力されるバッテリ電圧を分圧する。また1発電
検出回路19の端子すにはS端子を通じて電機子巻線1
の発電電圧が入力されるようになっている。
Among these, power MO8-FETI 1 is connected between the S terminal on the generator output side and the S terminal on the high potential side of the field winding 2, and its conduction supplies an exciting current to the field winding 2. The flyhole diode 12 is connected to the S terminal and the S terminal (
(earth) and conducts the flywheel current of the field winding 2. MOS-FET24 is
It is connected between the gate of MO-8-FET11 and the S terminal, and its conduction causes the power MO8-FET II to
discharges the charge accumulated in the gate of the One end of the resistor 13 of the constant voltage circuit is connected to the key switch 5 through the power terminal, and the voltage dividing resistor 161.16 of the voltage detection circuit 16
2 is connected between the S terminal and the S terminal, and divides the battery voltage input through the S terminal. In addition, the terminal of the power generation detection circuit 19 is connected to the armature winding 1 through the S terminal.
The generated voltage is inputted.

第2図は第1図中の初期励磁信号発生回路18と発電検
出回路19の詳細回路図である。初期励磁信号発生回路
18は、T形フリップフロップをN段直列接続して構成
された分周器181と、N+1段目の分周器を構成する
T形フリップフロップ182と、ANDゲート183か
らなり、発電検出回路19は、抵抗191.コンデンサ
192゜NOTゲート193,194からなる。
FIG. 2 is a detailed circuit diagram of the initial excitation signal generation circuit 18 and the power generation detection circuit 19 shown in FIG. The initial excitation signal generation circuit 18 includes a frequency divider 181 configured by connecting N stages of T-type flip-flops in series, a T-type flip-flop 182 that constitutes the N+1 stage frequency divider, and an AND gate 183. , the power generation detection circuit 19 has a resistor 191 . It consists of a capacitor 192° and NOT gates 193 and 194.

初期励磁信号発生回路18のANDゲート183の出力
と、発電検出回路19のNOTゲート194の出力はO
Rゲート20の入力に接続されている。
The output of the AND gate 183 of the initial excitation signal generation circuit 18 and the output of the NOT gate 194 of the power generation detection circuit 19 are O.
It is connected to the input of R gate 20.

以上のように構成された回路の動作を、以下、順を追っ
て説明する。まず自動車のエンジンが停止しているとき
に、キースイッチ5を投入すると。
The operation of the circuit configured as described above will be explained below in order. First, when the car engine is stopped, turn on the key switch 5.

バッテリ4から抵抗13を通じて給電されるツェナー・
ダイオード14に定電圧Vooが発生し、各論理ゲート
に電源電圧を供給する。すると、発振回路15は抵抗1
53.コンデンサ154により定められた周期で発振を
開始する6発振信号のデユーティ比は任意であり、たと
えば1/2とする。
Zener power is supplied from battery 4 through resistor 13.
A constant voltage Voo is generated in the diode 14, and supplies a power supply voltage to each logic gate. Then, the oscillation circuit 15
53. The duty ratio of the six oscillation signals that start oscillating at a period determined by the capacitor 154 is arbitrary, and is set to 1/2, for example.

この発振回路15の発振信号は、初期励磁信号発生回路
18の端子aに入力される。第2図において、端子aに
入力された発振信号の周波数は分周器181で1/2N
倍に分周される。第3図(a)にこの分周された信号波
形を示す。この後、さらにT形フリップフロップ182
で172に分周され、第3図(b)の信号波形が得られ
る。ANDゲート183で(a)と(b)の論理積がと
られ。
The oscillation signal of the oscillation circuit 15 is input to the terminal a of the initial excitation signal generation circuit 18. In FIG. 2, the frequency of the oscillation signal input to terminal a is changed to 1/2N by frequency divider 181.
The frequency is divided by a factor of two. FIG. 3(a) shows the frequency-divided signal waveform. After this, further T-type flip-flop 182
The frequency is divided by 172 to obtain the signal waveform shown in FIG. 3(b). An AND gate 183 performs a logical product of (a) and (b).

第3図(C)に示す波形の信号が出力される。第3図(
C)の波形におけるパルス・オフ時間t2はパルス・オ
ン時間11の3倍であり、デユーティ比りは。
A signal having the waveform shown in FIG. 3(C) is output. Figure 3 (
The pulse off time t2 in the waveform C) is three times the pulse on time 11, and the duty ratio is.

D=t 五 /  (tz  +t 2 )  =1/
4となる。この値は発振回路15の抵抗153.コンデ
ンサ154の値によらず一定である。
D=t5/(tz+t2)=1/
It becomes 4. This value is the resistor 153 of the oscillation circuit 15. It is constant regardless of the value of the capacitor 154.

この時点では、発電機は発電を行なっておらず、電機子
巻線1には電圧が発生していない。したがって電圧調整
装置6のP端子は無電圧となっていて、第2図において
1発電検出回路19のb端子の入力は70gレベル、N
OTゲート193の出力は#1ルベル、NOTゲート1
94の出力は20ルベルとなり、この#Oルベルの信号
がORゲート20に入力されるので、C端子、すなわち
ORゲート20の出力端子からは、第3図(Q)に示す
波形の信号がそのまま出力される。
At this point, the generator is not generating power, and no voltage is generated in the armature winding 1. Therefore, the P terminal of the voltage regulator 6 has no voltage, and the input to the B terminal of the 1 power generation detection circuit 19 in FIG.
The output of OT gate 193 is #1 level, NOT gate 1
The output of #94 is 20 lbel, and this #O lbel signal is input to the OR gate 20, so from the C terminal, that is, the output terminal of the OR gate 20, the signal with the waveform shown in FIG. Output.

一方、バッテリ4は充電されていないため、その端子電
圧、すなわちS端子の電圧は規定値(通常14.5V程
度)に達せず、電圧検出回路16の抵抗161,162
で分圧した電圧がNOTゲート164のしきい値に達し
ないので、NOTゲート164の出力は#1ルベルとな
り、この11ルベルの信号がANDゲート22に入力さ
れる。ANDゲート22のもう一方の入力は前記C端子
に接続されているので、この時点では。
On the other hand, since the battery 4 is not charged, its terminal voltage, that is, the voltage at the S terminal, does not reach the specified value (usually about 14.5 V), and the resistors 161 and 162 of the voltage detection circuit 16
Since the divided voltage does not reach the threshold of the NOT gate 164, the output of the NOT gate 164 becomes #1 level, and this 11 level signal is input to the AND gate 22. At this point, the other input of the AND gate 22 is connected to the C terminal.

ANDゲート22の出力端子から前記C端子の出力波形
、すなわち第3図(Q)に示す波形の信号が出力され、
このANDゲート22から出力された信号は、発振回路
15の発振信号とともにANDゲート21に入力される
An output waveform of the C terminal, that is, a signal having the waveform shown in FIG. 3 (Q) is output from the output terminal of the AND gate 22,
The signal output from this AND gate 22 is input to the AND gate 21 together with the oscillation signal of the oscillation circuit 15.

ここで、ANDゲート22の出力が81′の場合とO′
の場合の動作を説明する(仮にVoo=10Vとする)
Here, when the output of the AND gate 22 is 81' and O'
Explain the operation in the case (assuming Voo=10V)
.

(i)ANDゲート22の出力が#1″の場合ANDゲ
ート21の出力には1発振回路15の発振信号がそのま
ま出力され、昇圧回路17へと伝達される。昇圧回路1
7は、そのNOTゲート171とNOTゲート173の
出力が互に逆位相となり、次に述べる動作により電圧を
昇圧する。
(i) When the output of the AND gate 22 is #1'', the oscillation signal of the 1 oscillation circuit 15 is output as is to the output of the AND gate 21, and is transmitted to the boost circuit 17. Booster circuit 1
7, the outputs of the NOT gate 171 and the NOT gate 173 are in opposite phase to each other, and the voltage is boosted by the operation described below.

今、NOTゲート171の出力を#1ルベルとし、NO
Tゲート173の出力を″θルベルとすると、ダイオー
ド175を通してコンデンサ174が充電され、所定時
間後にコンデンサ174の端子間電圧はIOVとなる0
次に、位相が反転して、NOTゲート173の出力がa
1ルベルとなり、NOTゲート171の出力がゝO#レ
ベルになると。
Now, let the output of NOT gate 171 be #1 level, and NO
When the output of the T-gate 173 is ``θ level, the capacitor 174 is charged through the diode 175, and after a predetermined time, the voltage between the terminals of the capacitor 174 becomes IOV, which is 0.
Next, the phase is reversed and the output of NOT gate 173 becomes a
1 level, and the output of NOT gate 171 becomes O# level.

ダイオード176のアノードの電圧はIOV+10V=
20Vとなり、ダイオード176を通過してコンデンサ
174からコンデンサ177へと電荷が移動する。この
電荷の移動によってコンデンサ177に現われる電圧は
コンデンサ174,177の容量比により異なるが、コ
ンデンサ177は少なくともIOV以上の電圧に充電さ
れる。さらに、位相が反転して、NOTゲート171の
出力が11ルベルになると、ダイオード178のアノー
ドの電圧は20V以上になり、ダイオード178を通過
シテ、パ’7−M08−FET11のゲートへ電荷が移
動する。
The voltage at the anode of diode 176 is IOV+10V=
The voltage becomes 20V, and the charge passes through the diode 176 and moves from the capacitor 174 to the capacitor 177. The voltage appearing on the capacitor 177 due to this charge movement varies depending on the capacitance ratio of the capacitors 174 and 177, but the capacitor 177 is charged to a voltage at least higher than IOV. Furthermore, when the phase is reversed and the output of the NOT gate 171 becomes 11 levels, the voltage at the anode of the diode 178 becomes 20 V or more, and the charge passes through the diode 178 and moves to the gate of the P'7-M08-FET11. do.

これにより、パワーMO8−FETIIは、ゲート・ソ
ース間にしきい値を越える電圧を印加され、導通状態と
なる。
As a result, a voltage exceeding the threshold value is applied between the gate and source of the power MO8-FET II, and the power MO8-FET II becomes conductive.

(n)ANDゲート22の出力が’O’(7)場合AN
Dゲート21の出力が10gレベルとなり、発振回路1
5の出力が昇圧回路17に伝達されないので、昇圧は行
なわれない。一方、NOTORゲート20力が91ルベ
ルとなるため、この信号によりM OS −FET24
が導通状態となり、パワーMO5−FETIIのゲート
に蓄えられた電荷を放電させるので。
(n) If the output of AND gate 22 is 'O' (7), then AN
The output of D gate 21 becomes 10g level, and oscillation circuit 1
Since the output of No. 5 is not transmitted to the booster circuit 17, no boosting is performed. On the other hand, since the NOTOR gate 20 force is 91 lvl, this signal causes the MOS-FET24
becomes conductive and discharges the charge stored in the gate of power MO5-FETII.

パワーMO8−FETIIは遮断状態となる。Power MO8-FETII is in a cutoff state.

以上の動作により、パワーMO8−FETI 1は第3
図(c)の波形に同期して導通、遮断を繰り返し、この
状態では、界磁巻線2には最大電流の1/4に制限され
た電流が流れ続ける。
With the above operation, the power MO8-FETI 1 is
Conduction and disconnection are repeated in synchronization with the waveform shown in FIG. 3(c), and in this state, a current limited to 1/4 of the maximum current continues to flow through the field winding 2.

次に、エンジンが始動し回転を始めると、電機子巻線1
に電圧が発生し、P端子を経て、発電検出回路19のb
端子に入力される。この電圧の平均値が所定値を越える
と、NOTゲート193の出力が40gレベル、NOT
ゲート194の出力が#1ルベルとなるので、ORゲー
ト20の出力は゛1ルベルのままとなり、初期励磁信号
発生回路18からの174のデユーティ比信号は伝達さ
れなくなる。したがって、ANDゲート22の出力状態
はNOTゲート164の出力によって決まることになる
Next, when the engine starts and starts rotating, armature winding 1
A voltage is generated at b of the power generation detection circuit 19 via the P terminal.
input to the terminal. When the average value of this voltage exceeds a predetermined value, the output of NOT gate 193 becomes 40g level, NOT
Since the output of gate 194 becomes #1 level, the output of OR gate 20 remains at level 1, and the duty ratio signal 174 from initial excitation signal generation circuit 18 is no longer transmitted. Therefore, the output state of AND gate 22 is determined by the output of NOT gate 164.

バッテリ4の電圧が低いときは、NOTゲート164の
出力が11ルベルであり、ANDゲート22を通じてそ
のままANDゲート21に伝達されるので、発振回路1
5の発振信号が昇圧回路17に入力され、昇圧回路17
の動作により、パワーMO8−FETI 1は導通状態
を持続する。
When the voltage of the battery 4 is low, the output of the NOT gate 164 is 11 lvl, and is transmitted as it is to the AND gate 21 through the AND gate 22, so that the oscillation circuit 1
The oscillation signal No. 5 is input to the boost circuit 17, and the boost circuit 17
Due to this operation, the power MO8-FETI 1 maintains the conductive state.

すると、界磁巻線2に流れる電流が増加し、電機子巻線
1に発生する電圧が高くなるので、バッテリ4の電圧も
上昇する。バッテリ4の電圧が規定値以上になると、N
OTゲート164の出力が10ルベルに反転する。する
と、ANDゲート22の出力は40gレベル、ANDゲ
ート21の出力も#0ルベルとなり1発振回路15の発
振信号が昇圧回路17に伝達されなくなるので、昇圧は
行なわれず、パワーMO8−FET11は遮断状態とな
り、界磁巻線に流れる電流はフライホイール・ダイオー
ド12を通って減衰する。したがって、発電電圧は低下
し、バッテリ4の電圧も低くなる0以上の動作を繰り返
し、バッテリ4の電圧調整を行なう。
Then, the current flowing through the field winding 2 increases and the voltage generated in the armature winding 1 increases, so that the voltage of the battery 4 also increases. When the voltage of battery 4 exceeds the specified value, N
The output of OT gate 164 is inverted to 10 Lebel. Then, the output of the AND gate 22 becomes 40 g level, and the output of the AND gate 21 becomes #0 level, so the oscillation signal of the 1st oscillation circuit 15 is no longer transmitted to the booster circuit 17, so no boosting is performed and the power MO8-FET 11 is in a cut-off state. The current flowing in the field winding is attenuated through the flywheel diode 12. Therefore, the voltage of the battery 4 is adjusted by repeating the operation of 0 or more in which the generated voltage decreases and the voltage of the battery 4 also decreases.

本実施例によれば、無調整で初期励磁に必要な1/4の
デユーティ比信号を発生させることができ1発振回路の
抵抗、コンデンサなどのトリミングを必要としないため
、パワーMO5−FETIIにデジタル回路を内蔵させ
て、1チツプの電圧調整装置を実現することが可能とな
る。また、一つの発振回路で初期励磁信号発生回路と昇
圧回路の両方を駆動できるので、製造コストを最小限に
抑えることができる。
According to this embodiment, a duty ratio signal of 1/4 required for initial excitation can be generated without adjustment, and trimming of resistors, capacitors, etc. of the 1 oscillation circuit is not required. By incorporating the circuit, it becomes possible to realize a one-chip voltage regulator. Furthermore, since one oscillation circuit can drive both the initial excitation signal generation circuit and the booster circuit, manufacturing costs can be kept to a minimum.

上記実施例では、1/4のデユーティ比信号を発生させ
る手法について述べたが1発振信号の分周比をさらに大
きくし、組合せ論理をとることにより、任意の希望する
デユーティ比信号を合成することが可能である。
In the above embodiment, a method of generating a duty ratio signal of 1/4 was described, but it is also possible to synthesize any desired duty ratio signal by increasing the frequency division ratio of a single oscillation signal and using combinatorial logic. is possible.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、発電機が非発電状態にあるとき界磁巻
線に流す初期励磁電流を制限して、キースイッチの切り
忘れなどによるバッテリの過放電を防止するとともに、
励磁電流を断続するスイッチ素子を界磁巻線の高電位側
に設置して高圧駆動することを可能とし1発電機ロータ
への塩分の付着によって起こるリーク電流を抑制して、
電食を防止することができる。
According to the present invention, when the generator is in a non-generating state, the initial excitation current flowing through the field winding is limited to prevent over-discharging of the battery due to forgetting to turn off the key switch, etc.
A switch element that cuts off the excitation current is installed on the high potential side of the field winding, making it possible to drive at high voltage.1 Suppressing leakage current caused by salt buildup on the generator rotor.
Electrolytic corrosion can be prevented.

しかも、デジタル回路により所望のデユーティ比で上記
スイッチ素子を断続制御して初期励磁を行なうことがで
きるので、ill待時トリミングなどの調整が不要であ
り、かつ一つの発振回路を初期励磁信号発生回路と昇圧
回路の駆動電源に共用することで、製造コストを低減す
ることができる。
Moreover, since initial excitation can be performed by intermittent control of the switching element at a desired duty ratio using a digital circuit, there is no need for adjustments such as ill wait trimming, and one oscillation circuit can be used as an initial excitation signal generation circuit. Manufacturing costs can be reduced by sharing the drive power supply for the booster circuit and the booster circuit.

また、無調整化により、電圧調整装置を1チツプのモノ
リシックIC上に搭載することが可能となり、機器の小
形化が図れるという効果がある。
Further, since no adjustment is required, it becomes possible to mount the voltage regulator on a single-chip monolithic IC, which has the effect of reducing the size of the device.

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

第1図は本発明による充電発電機電圧調整装置の一実施
例の全体回路図、第2図は第1図中の初期励磁信号発生
回路および発電検出回路の詳細回路図、第3図は初期励
磁信号発生回路の動作を説明するための信号波形図であ
る。 2・・・界磁巻線、4・・・バッテリ、6・・・電圧調
整装置、11・・・パワーMO8−FET、15・・・
発振回路、16・・・電圧検出回路、17・・・昇圧回
路、18・・・初期励磁信号発生回路、19・・・発電
検出回路、20〜23・・・励磁制御用論理ゲート、1
81,182・・・分局器。
Fig. 1 is an overall circuit diagram of an embodiment of the charging generator voltage regulator according to the present invention, Fig. 2 is a detailed circuit diagram of the initial excitation signal generation circuit and power generation detection circuit in Fig. 1, and Fig. 3 is an initial FIG. 3 is a signal waveform diagram for explaining the operation of the excitation signal generation circuit. 2... Field winding, 4... Battery, 6... Voltage regulator, 11... Power MO8-FET, 15...
Oscillation circuit, 16... Voltage detection circuit, 17... Boost circuit, 18... Initial excitation signal generation circuit, 19... Power generation detection circuit, 20-23... Logic gate for excitation control, 1
81,182... Branch unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、バッテリと該バッテリを充電する発電機の界磁巻線
との間に接続され、該界磁巻線の励磁電流を断続するス
イッチ素子と、上記バッテリの電圧に応じて上記スイッ
チ素子の作動を制御する電圧検出回路を有する充電発電
機の電圧調整装置において、任意のデューティ比の信号
を発生する発振回路と、該発振回路の発振信号を分周す
る複数段の分周器を有し、それらの分周信号の組合せに
より所望のデューティ比の信号を合成する初期励磁信号
発生回路と、上記発振回路の発振信号とその逆相信号か
らなる交流信号を昇圧整流して出力する昇圧回路と、発
電機が非発電状態にあるときは、上記初期励磁信号発生
回路の出力信号に同期して上記発振回路の発振信号を上
記昇圧回路に入力させ、それに対応する上記昇圧回路の
出力信号により上記スイッチ素子を継続制御して発電機
の初期励磁を行なわせ、発電機の所定の発電状態では、
上記電圧検出回路の出力信号により上記昇圧回路への発
振信号の入力を制御してバッテリ電圧に応じた上記スイ
ッチ素子の継続制御を行なわせるようにする励磁制御手
段を備えたことを特徴とする充電発電機の電圧調整装置
1. A switch element connected between a battery and a field winding of a generator that charges the battery, and for intermittent excitation current of the field winding, and operation of the switch element according to the voltage of the battery. A voltage regulating device for a charging generator having a voltage detection circuit for controlling an oscillation circuit that generates a signal with an arbitrary duty ratio, and a multi-stage frequency divider that divides the frequency of the oscillation signal of the oscillation circuit, an initial excitation signal generation circuit that synthesizes a signal with a desired duty ratio by combining the frequency-divided signals, and a booster circuit that boosts and rectifies an alternating current signal consisting of the oscillation signal of the oscillation circuit and its opposite phase signal, and outputs the resultant signal. When the generator is in a non-generating state, the oscillation signal of the oscillation circuit is input to the booster circuit in synchronization with the output signal of the initial excitation signal generation circuit, and the corresponding output signal of the booster circuit causes the switch to be activated. The element is continuously controlled to perform initial excitation of the generator, and when the generator is in a predetermined power generation state,
Charging characterized by comprising excitation control means for controlling the input of an oscillation signal to the booster circuit based on the output signal of the voltage detection circuit to continuously control the switch element according to the battery voltage. Generator voltage regulator.
JP62109885A 1987-05-07 1987-05-07 Charge generator voltage regulator Expired - Lifetime JPH07106038B2 (en)

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US07/189,181 US4831322A (en) 1987-05-07 1988-05-02 Voltage regulator for charger/generator
DE3815842A DE3815842A1 (en) 1987-05-07 1988-05-09 VOLTAGE REGULATOR FOR BATTERY CHARGER / ALTERNATOR

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5708352A (en) * 1993-12-07 1998-01-13 Nippondenso Co., Ltd. A.C. Generator for vehicles

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5708352A (en) * 1993-12-07 1998-01-13 Nippondenso Co., Ltd. A.C. Generator for vehicles

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