KR100427419B1 - An automotive voltage regulator for preventing overcharge voltage - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차의 각종 전장품 및 축전지를 과전압 및 과전류로부터 보호하가 위한 자동차용 전압조정기에 관한 것으로, 전기적인 이상 또는 전압조정기 회로의 손상으로 발생한 과전압 및 과전류를 차단하기 위해 퓨즈 및 TNR소자를 이용하는 차단회로; 과전압 및 과전류를 방전시키기 위한 정류다이오드를 가진 전압조정기 보호회로; 필드코일의 합선으로 인한 발전기의 과전압 출력을 방지하기 위해 트랜지스터의 이미터에 필드코일이 접속된 구성을 가진 회로를 포함한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage regulator for an automobile for protecting various electric appliances and storage batteries of an automobile from overvoltage and overcurrent. Breaking circuit; A voltage regulator protection circuit having a rectifying diode for discharging overvoltage and overcurrent; It includes a circuit having a field coil connected to the emitter of the transistor to prevent the overvoltage output of the generator due to a short circuit of the field coil.
Description
본 발명은 자동차용 전압조정기에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 합선 등에 의하여 전압조정기의 동작이 제대로 수행되지 않을 경우에 발생되는 발전기의 과전압 및 과충전 현상을 방지하여, 자동차의 각종 전장품 및 축전지의 손상을 막고, 발생된 과전압으로부터 전압조정기를 보호하기 위한 전압조정기에 관한 것이다.The present invention relates to a voltage regulator for an automobile, and more particularly, to prevent overvoltage and overcharge of a generator generated when the operation of the voltage regulator is not properly performed due to a short circuit or the like, thereby preventing damage to various electrical appliances and storage batteries of the automobile. And a voltage regulator for protecting the voltage regulator from the generated overvoltage.
일반적으로 자동차에는 전압조정기(일반적으로 레귤레이터라고 한다)를 구비하고 있으며, 전압조정기는 발전기의 부하와 회전속도에 관계없이 발전기 전압을 항상 일정하게 유지하는 기능을 한다. 오늘날의 전압조정기는 대부분 트랜지스터 전압조정기를 표준으로 사용하고 있으며, 트랜지스터 전압조정기는 빠른 스위칭 타임(switching time), 큰 스위칭 전류, 기계식 가동부가 없어 수리가 필요 없다는 장점을 가지고 있다. 종래의 트랜지스터 전압조정기는 도 1 에 도시된 바와 같이 발전기(1) 또는 축전지(5)로부터의 전압(B)을 소정의 기준전압(7)과 비교하는 비교기(2)와, 그 비교기(2)에서 출력되는 결과 값에 따라 온(ON), 오프(OFF) 스위칭 되면서 필드코일(4)에 흐르는 전류를 단속하는 트랜지스터(3)로 구성된다.In general, a vehicle is equipped with a voltage regulator (commonly called a regulator), and the voltage regulator functions to keep the generator voltage constant at all times regardless of the generator load and rotation speed. Most of today's voltage regulators use transistor regulators as standard, which has the advantage of fast switching time, large switching current, and no mechanical moving parts, requiring no repair. The conventional transistor voltage regulator includes a comparator 2 for comparing the voltage B from the generator 1 or the battery 5 with a predetermined reference voltage 7, as shown in FIG. 1, and the comparator 2 It is composed of a transistor (3) to control the current flowing in the field coil (4) while being switched on (ON), off (OFF) according to the output value from.
상기 트랜지스터 전압조정기는 발전기(1) 출력전압(B)이 기준전압(7)에 비해 낮을 경우에는 트랜지스터(3)는 온 되어 필드코일(4)에 전류가 흐르게 되므로 발전기(1)에서 출력되는 전압은 증가하게 되는 반면, 상기 발전기(1)로부터의 출력전압(B)이 기준전압(7)에 비해 높을 경우에는 상기 트랜지스터(3)는 오프 되어 필드코일(4)에 전류가 흐르지 않게 되므로 발전기(1)에서 출력되는 전압은 감소하게 된다.In the transistor voltage regulator, when the output voltage B of the generator 1 is lower than the reference voltage 7, the transistor 3 is turned on so that a current flows in the field coil 4 so that the voltage output from the generator 1 is generated. When the output voltage B from the generator 1 is higher than the reference voltage 7, the transistor 3 is turned off so that no current flows in the field coil 4. The voltage output at 1) is reduced.
이 경우 트랜지스터(3)는 온/오프 스위칭동작을 하면서 필드코일(4)에 흐르는 전류를 단속하기 때문에 과도한 열이 발생할 뿐만 아니라 발전기(1) 또는 전장품(6)에 발생하는 각종 서지(surge)성분에 의해 트랜지스터가 소손(트랜지스터의 이미터와 콜렉터의 합선) 되는 현상이 발생한다. 이러한 트랜지스터(3)의 소손으로 인한 경우 필드코일(4)에 전류가 지속적으로 흐르게 되고 이때 발전기(1)의 출력전압(B)은 계속 증가되므로, 축전지(5)를 과충전으로 손상시키게 될 뿐만 아니라 전장품(6)에 손상을 입히게 된다.In this case, since the transistor 3 interrupts a current flowing in the field coil 4 during the on / off switching operation, not only excessive heat is generated but also various surge components generated in the generator 1 or the electrical component 6. This causes the transistor to burn out (short-circuit between the emitter and the collector of the transistor). When the transistor 3 is burned out, current flows continuously in the field coil 4, and at this time, the output voltage B of the generator 1 continues to increase, thereby not only damaging the storage battery 5 due to overcharge. Damage to the electrical equipment (6).
또한 종래의 필드코일(4)은 트랜지스터(3)의 콜렉터(3a)에 연결되어 있고, 콜렉터(3a)와 연결된 필드코일(4)의 끝단부가 차체와 합선될 경우에 트랜지스터(3)의 스위칭과는 상관없이 필드코일(4)에 전류가 지속적으로 흐르게 되고, 이것으로 인해서 발전기(1)의 출력전압(B)에 과전압이 발생되므로 축전지(5) 및 차량 전장품(6)을 파괴시키는 사례가 발생한다.In addition, the conventional field coil 4 is connected to the collector 3a of the transistor 3, and when the end of the field coil 4 connected to the collector 3a is shorted with the vehicle body, Irrespective of the current, the current flows continuously in the field coil 4, and as a result, an overvoltage occurs in the output voltage B of the generator 1, thereby causing a case of destroying the storage battery 5 and the vehicle electronics 6. do.
위와 같이 트랜지스터 스위칭을 이용한 전압조정기에서 트랜지스터의 소손 또는 필드코일의 합선으로 인해 자동차의 축전지 및 전장품에 손상을 주고 있으므로 자동차 사용상의 문제점을 주고 있다.In the voltage regulator using transistor switching as described above, damage to the battery and the electronics of the vehicle due to the burnout of the transistor or the short circuit of the field coil is causing a problem in the use of the vehicle.
본 발명은 트랜지스터 전압조정기의 트랜지스터 소손 또는 필드코일의 합선으로 인한 스위칭 동작이 제대로 수행되지 않을 경우에 발생되는 발전기의 과전압 및 과전류 현상을 방지하여, 자동차의 전장품 및 축전지를 보호하기 위한 전압조정기를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a voltage regulator for protecting the electrical equipment and the battery of the vehicle by preventing the overvoltage and overcurrent of the generator generated when the switching operation due to the transistor burnout of the transistor voltage regulator or the short circuit of the field coil is not performed properly Its purpose is to.
도 1은 종래의 자동차의 전압조정기를 도시한 전기회로도.1 is an electric circuit diagram showing a voltage regulator of a conventional vehicle.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전압조정기를 도시한 전기회로도.2 is an electric circuit diagram showing a voltage regulator according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 발전기 30 : 스위칭 트랜지스터10: generator 30: switching transistor
50 : 필드코일 70 : 차단소자(TNR)50: field coil 70: blocking element (TNR)
80 : 퓨즈 100 : 축전지80: fuse 100: storage battery
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 자동차의 과전압 방지를 위한 전압조정기는 전기적인 이상 또는 전압조정기 회로의 손상으로 발생한 과전압 및 과전류를 차단하기 위해 퓨즈 및 TNR소자를 이용하는 차단회로; 발생된 과전압 및 과전류로부터 전압조정기를 보호하기 위해 발생된 과전압 및 과전류를 방전시키기위한 정류다이오드를 가진 전압조정기 보호회로; 필드코일의 합선으로 인한 발전기의 과전압 출력을 방지하기 위해 트랜지스터의 이미터에 필드코일이 접속된 구성을 가진 회로를 포함한다.In order to achieve the above object, a voltage regulator for preventing overvoltage of an automobile according to the present invention includes a blocking circuit using a fuse and a TNR element to block overvoltage and overcurrent caused by an electrical abnormality or damage to the voltage regulator circuit; A voltage regulator protection circuit having a rectifying diode for discharging the generated overvoltage and overcurrent to protect the voltage regulator from the generated overvoltage and overcurrent; It includes a circuit having a field coil connected to the emitter of the transistor to prevent the overvoltage output of the generator due to a short circuit of the field coil.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 과전압 방지를 위한 전압조정기를 도시한다.2 illustrates a voltage regulator for preventing overvoltage of a vehicle according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 자동차의 과전압 방지를 위한 전압조정기는 비교기(20), 트랜지스터(30), 필드코일(50), 기준전압(200), 저항(300), 트랜지스터 보호회로(500a), 차단회로(500b)을 포함한다. 트랜지스터 보호회로(500a)는 제 1 정류다이오드(40), 제 2 정류다이오드(60) 및 저항(400)을 포함하고, 차단회로(500b)는 TNR(70), 퓨즈(80)을 포함한다.As shown, the voltage regulator for preventing overvoltage of a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a comparator 20, a transistor 30, a field coil 50, a reference voltage 200, a resistor 300, and transistor protection. A circuit 500a and a blocking circuit 500b. The transistor protection circuit 500a includes a first rectifying diode 40, a second rectifying diode 60, and a resistor 400, and the blocking circuit 500b includes a TNR 70 and a fuse 80.
발전기(10)로부터의 출력전압(B)은 비교기(20)의 반전단자(-)의 입력으로, 소정의 기준전압(200)은 비교기(20)의 비반전단자(+)의 입력으로 각각 인가된다.The output voltage B from the generator 10 is applied to the inverting terminal (-) of the comparator 20, and the predetermined reference voltage 200 is applied to the non-inverting terminal (+) of the comparator 20, respectively. do.
상기 비교기(20)는 입력된 값을 비교해서 소정의 결과값을 저항(400)을 통해 트랜지스터(30)의 베이스(30b)에 출력한다. 상기 비교기(20)에서 출력된 결과값에 따라 온/오프 스위칭을 하는 트랜지스터(30)는 필드코일(50)에 흐르는 전류를 단속하기 위해 콜렉터(30a)는 저항(300)과 접속되어 있고, 저항(300)과 직렬로 접속된 차단회로(500b)를 통해 발전기(10)의 출력전압(B+)에 접속되어 있으며, 상기 트랜지스터(30)의 이미터(30c)는 필드코일(50)의 한쪽 끝단에 접속되고, 필드코일(50)의 다른 쪽 끝단은 접지 되어있다.The comparator 20 compares the input values and outputs a predetermined result value to the base 30b of the transistor 30 through the resistor 400. In order to control the current flowing through the field coil 50 in the transistor 30 for on / off switching according to the result value output from the comparator 20, the collector 30a is connected to the resistor 300, and the resistor It is connected to the output voltage B + of the generator 10 through a blocking circuit 500b connected in series with the 300, and the emitter 30c of the transistor 30 is one end of the field coil 50. The other end of the field coil 50 is grounded.
상기와 같은 구성은 필드코일(50)이 차체와의 합선시 접지와 같은 전위가 되고, 필드코일(50)에 전류가 흐르지 않아서 발전기(10)의 과전압 발생을 차단할 수 있으며, 또한 트랜지스터(30)의 소손으로 인해서 필드코일(50)에 전류가 계속 유입되는 경우, 이때 발전기(10)에서 발생되는 높은 출력전압(예를 들면 48V : B)을 차단회로(500b)에서 차단함으로서 축전지(100) 및 전장품(90)을 보호한다.In the above configuration, when the field coil 50 is shorted with the vehicle body, the potential is the same as the ground, and current does not flow in the field coil 50, thereby preventing overvoltage generation of the generator 10, and also the transistor 30. When the current continues to flow into the field coil 50 due to the burnout of the battery 100, the high output voltage (for example, 48V: B) generated by the generator 10 is blocked by the blocking circuit 500b. Protect the electronics (90).
발전기(10) 출력전압(B)에 접속된 퓨즈(80)는 상기 트랜지스터(30)의 콜렉터(30a)에 접속된 상기 저항(300)의 다른 쪽 끝단에 접속되어 있으며, 상기 퓨즈(80)와 상기 저항(300) 사이에 TNR(입력 전압이 48V 이상 일 때 도통되는 소자 : 70)의 일단이 접속되어 있고 다른 쪽 끝단은 접지 되어 있다. 트랜지스터 소손 또는 합선 등의 원인에 의한 높은 출력전압(B)이 퓨즈(80)를 통해 인가되면 TNR(70)이 접지로 도통되어 트랜지스터(30)로의 유입을 차단하고, 규정된 전류보다 높은 전류(예를 들면 3A 이상)가 유입되면, 퓨즈(80)가 차단된다.The fuse 80 connected to the output voltage B of the generator 10 is connected to the other end of the resistor 300 connected to the collector 30a of the transistor 30 and is connected to the fuse 80. One end of a TNR (element conducting when the input voltage is 48V or more) 70 is connected between the resistor 300 and the other end is grounded. When a high output voltage B due to a transistor burnout or short circuit is applied through the fuse 80, the TNR 70 is connected to ground to block the inflow to the transistor 30, and a current higher than the specified current ( For example, when 3 A or more) flows in, the fuse 80 is cut off.
트랜지스터 보호회로(500a)는 필드코일(50)로부터 발생된 서지전압으로부터 트랜지스터(30)를 보호하기 위해 제 1 정류다이오드(40)의 애노드는 상기 퓨즈(80)와 상기 저항(300) 사이에 접속되고, 상기 제 1 정류다이오드(40)의 캐소드는 제 2 정류다이오드(60)의 애노드와 접속되며, 상기 트랜지스터(30)의 이미터(30c)에 접속되어 있으며 상기 제 2 정류다이오드(60)의 캐소드가 접지되는 것으로 구성된다.The transistor protection circuit 500a is connected between the fuse 80 and the resistor 300 to connect the anode of the first rectifier diode 40 to protect the transistor 30 from the surge voltage generated from the field coil 50. The cathode of the first rectifying diode 40 is connected to the anode of the second rectifying diode 60, the cathode of the transistor 30 is connected to the emitter 30c of the transistor 30, and the cathode of the second rectifying diode 60. The cathode consists of being grounded.
상기와 같이 구성된 트랜지스터보호회로(500a)에서 트랜지스터(30)의 스위칭에 의해 온/오프 되는 필드코일(50)로부터 발생된 양극성의 서지전압은 상기 제 1정류다이오드(40)를 도통시키고, 상기 제 1 정류다이오드(40)를 통해 상기 TNR(70)을 도통시킨다. 이에 따라 형성된 루프를 통해 발생된 양극성의 서지전압은 방전되는 반면, 상기 필드코일(50)로부터 발생된 음극성의 서지전압은 제 2 정류다이오드(60)를 도통시키고, 이에 따라 형성된 루프를 통해 발생된 음극성의 서지전압은 방전된다.In the transistor protection circuit 500a configured as described above, the bipolar surge voltage generated from the field coil 50 turned on / off by switching of the transistor 30 conducts the first rectifying diode 40 to the second rectifier diode 40. The rectifying diode 40 conducts the TNR 70. The positive surge voltage generated through the loop formed as a result is discharged, while the negative surge voltage generated from the field coil 50 conducts the second rectifier diode 60, and thus is generated through the loop formed. The negative surge voltage is discharged.
상기된 바와 같은 본 발명에 따른 자동차의 과전압 방지를 위한 전압조정기는 트랜지스터소손, 전기회로의 이상 또는 합선으로 인한 발전기의 과도한 출력전압을 차단하므로, 축전지 및 차량의 각종 전장품을 과전압으로부터 충분히 보호 할 수 있는 장점이 있다.The voltage regulator for preventing overvoltage of the vehicle according to the present invention as described above blocks the excessive output voltage of the generator due to transistor burnout, abnormal or short circuit of the electrical circuit, it is possible to fully protect the various electrical equipment of the battery and the vehicle from the overvoltage There is an advantage.
또한 자동차의 정비성을 더욱 향상 시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, there is an advantage that can further improve the maintainability of the car.
이상에서는, 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어남이 없이 얼마든지 다양하게 변경 실시할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been illustrated and described with respect to certain preferred embodiments. However, the present invention is not limited only to the above-described embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains may vary without departing from the spirit of the technical idea of the present invention described in the claims below. It will be possible to carry out the change.
Claims (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |