專(zhuān)利名稱(chēng)：帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及汽車(chē)發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)裝置，特別是一種帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的汽車(chē)發(fā)電機(jī)三線內(nèi)搭鐵內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器，在實(shí)際中發(fā)現(xiàn)不夠理想的有如下四個(gè)問(wèn)題1、電壓調(diào)節(jié)器只有防止輸出負(fù)載端直接短路的自我保護(hù)功能，缺欠理想的防止輸出負(fù)載端過(guò)電流自我保護(hù)功能，即使有過(guò)流保護(hù)功能，是采用在大功率開(kāi)關(guān)管的輸入端串接一個(gè)大功率電流取樣電阻，和接在大功率開(kāi)關(guān)管控制端的小三極管構(gòu)成，不足的是，電流取樣電阻的阻值不能太小，應(yīng)調(diào)整在電路正常、負(fù)載端不出現(xiàn)過(guò)電流時(shí)，電流取樣電阻兩端應(yīng)保持有使小三極管接近導(dǎo)通的基極電壓，此電壓約為500毫伏左右，電路才能起到有效的過(guò)流保護(hù)作用，這樣電流取樣電阻的功耗太大，電壓調(diào)節(jié)器長(zhǎng)期處于加熱狀態(tài)，極大影響到電壓調(diào)節(jié)器的使用壽命。在實(shí)際使用中，是會(huì)出現(xiàn)因過(guò)電流而損壞電壓調(diào)節(jié)器的情況，例如，由于產(chǎn)品銷(xiāo)售到市場(chǎng)上，電壓調(diào)節(jié)器的額定輸出電流同其它發(fā)電機(jī)的最大勵(lì)磁電流不匹配，維修人員如果把產(chǎn)品配用在勵(lì)磁電流比較大的發(fā)電機(jī)上使用，電壓調(diào)節(jié)器會(huì)因長(zhǎng)期處于過(guò)載運(yùn)行而損壞；另外還有一種可能，由于發(fā)電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間工作，會(huì)因勵(lì)磁線圈老化及震動(dòng)出現(xiàn)逐漸性的匝間短路，到一定的程度時(shí)，最終都會(huì)使大功率開(kāi)關(guān)管因超過(guò)其額定使用電流而損壞。另外，如果結(jié)合九管或十一管發(fā)電機(jī)工作時(shí)，有時(shí)還會(huì)殃及發(fā)電機(jī)的三個(gè)勵(lì)磁二極管的損壞。
2、在發(fā)電機(jī)處于最高額定轉(zhuǎn)速及最大輸出電流的狀態(tài)下，進(jìn)行立即拋負(fù)載(包括蓄電池)轉(zhuǎn)入空載，每拋負(fù)載一次發(fā)電機(jī)就會(huì)發(fā)出一個(gè)高于額定電壓好幾倍的瞬時(shí)間過(guò)高電壓脈沖(時(shí)間極短)去沖擊一次電壓調(diào)節(jié)器，有些電壓調(diào)節(jié)器一遇拋負(fù)載即刻就燒毀；有些電壓調(diào)節(jié)器只能承受低頻慢速地拋負(fù)載；如果頻繁快速地拋負(fù)載，多數(shù)電壓調(diào)節(jié)器還是承受不了連續(xù)快速的高電壓脈沖的沖擊而燒毀。在實(shí)際使用中，是會(huì)出現(xiàn)頻繁快速地拋負(fù)載情況發(fā)生的，例如，發(fā)電機(jī)腳架固定螺絲的松動(dòng)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)至汽車(chē)底盤(pán)大梁之間的搭鐵線固定螺絲的松動(dòng)、汽車(chē)底盤(pán)大梁至蓄電池負(fù)極搭鐵線固定螺絲的松動(dòng)、蓄電池端頭的松動(dòng)、蓄電池使用時(shí)間長(zhǎng)差不多達(dá)到最終壽命時(shí)會(huì)出現(xiàn)極板與端頭的松動(dòng)脫落等，有這些故障的汽車(chē)在道路上行駛，在發(fā)電機(jī)處于高轉(zhuǎn)速及大輸出電流時(shí)突然遇到道路不平發(fā)生顛動(dòng)時(shí)，都會(huì)出現(xiàn)發(fā)電機(jī)輸出回路接觸不良發(fā)生拋負(fù)載，電壓調(diào)節(jié)器就會(huì)因承受不了連續(xù)快速的高電壓脈沖的沖擊而燒毀。燒毀的原因有三方面一是選用開(kāi)關(guān)管或電容的耐壓不夠高；二是有些關(guān)鍵部位選用的電阻功率太??；三是有些關(guān)鍵部位沒(méi)有采取穩(wěn)壓措施或穩(wěn)壓措施不夠完善所造成。
3、電壓調(diào)節(jié)器，其中的大功率開(kāi)關(guān)管多數(shù)是采用達(dá)林頓管，也有采用場(chǎng)效應(yīng)管。達(dá)林頓管因?yàn)楸旧盹柡蛪航荡螅圆捎眠_(dá)林頓管的電壓調(diào)節(jié)器發(fā)熱高功耗大，有影響產(chǎn)品的使用壽命，當(dāng)工作時(shí)間長(zhǎng)時(shí)有可能因過(guò)熱而燒壞。而場(chǎng)效應(yīng)管承受電流大、飽和壓降小、在應(yīng)用中不會(huì)過(guò)于發(fā)熱。但是，如果直接采用場(chǎng)效應(yīng)管來(lái)代替達(dá)林頓管時(shí)，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)管的柵極開(kāi)啟電壓比達(dá)林頓管高，應(yīng)用于由充電指示燈提供他激勵(lì)磁電流的、九管或十一管發(fā)電機(jī)所配用的三線電壓調(diào)節(jié)器時(shí)，結(jié)果會(huì)出現(xiàn)明顯嚴(yán)重地影響發(fā)電機(jī)啟始發(fā)電轉(zhuǎn)速(即零電流轉(zhuǎn)速)的指標(biāo)，超出國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的一倍以上。
4、內(nèi)搭鐵式電壓調(diào)節(jié)器的大功率開(kāi)關(guān)管，采用場(chǎng)效應(yīng)管的確有其優(yōu)越性，按電流的方向，應(yīng)采用P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管。但是，目前現(xiàn)階段在電子產(chǎn)品市場(chǎng)上，大電流、高耐壓、大功率N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管比較好采購(gòu)，相反，同等參數(shù)的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管一般難于找到，即使能找到價(jià)格都比N溝道型高得多。如果把內(nèi)搭鐵式電壓調(diào)節(jié)器所采用的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管直接改用N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，在導(dǎo)通時(shí)，因負(fù)載端(S)源極的電位被墊高的原因，結(jié)果出現(xiàn)(G)柵極至(S)源極之間的開(kāi)啟電壓不夠，所以該管會(huì)因始終達(dá)不到完全飽和導(dǎo)通而發(fā)熱燒毀。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是要解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器，包括電源正極端子D+、勵(lì)磁線圈端子F、負(fù)極地端子E，該電壓調(diào)節(jié)器還包括有續(xù)流二極管、場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管、電流取樣電阻、電壓比較控制電路、雙正輸入電流比較控制電路、基準(zhǔn)電流電路、基準(zhǔn)電壓電路、電壓取樣電路、方波脈沖震蕩電路、電荷泵升壓電路、串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路，其中控制電路的核心部分采用三個(gè)電壓比較器，其中一個(gè)電壓比較器用于方波脈沖震蕩電路，其中一個(gè)電壓比較器用于電壓比較控制電路，另一個(gè)用于雙正輸入電流比較控制電路，最后兩個(gè)電壓比較器的二個(gè)輸出端OUT并聯(lián)接到控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈電流的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述的串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路由電阻R18和R19、穩(wěn)壓管W2和W4、三極管T2、電容C5和C6組成，并接于電源正極端子D+與負(fù)極地端子E之間，可為方波脈沖震蕩電路和電荷泵升壓電路提供電源，也可以對(duì)高電位起到穩(wěn)壓作用；所述的方波脈沖震蕩電路是由一個(gè)電壓比較器、電阻R1、R2、R5、R7和R8、電容C1、三極管T1組成，并接于串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路的輸出端與負(fù)極地端子E之間；所述的電荷泵升壓電路是由二極管D1和D2、電阻R9、電容C4組成，其中電容C4和電阻R9的連接點(diǎn)同三極管T1的發(fā)射極相連接，所述的電荷泵升壓電路的輸入端與串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路的輸出端相連接，輸出端與電壓比較控制電路和雙正輸入電流比較控制電路的電源端相連后，再連接到串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路的高電位穩(wěn)壓端；所述的方波脈沖震蕩電路結(jié)合電荷泵升壓電路組成一個(gè)自舉電壓提升電路，所提升的高電壓經(jīng)串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路穩(wěn)壓，使電壓比較器的VCC電源端電壓及通過(guò)電阻R13作用在場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓比電源正極端子D+的電壓提升一定幅度，使場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)不受負(fù)載電位墊高的影響，從而達(dá)到場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)能夠完全飽和導(dǎo)通的目的；所述的基準(zhǔn)電流電路由電阻R11、R14和R16、電容C8、穩(wěn)壓管W3組成，并接于電源正極端子D+和負(fù)極地端子E之間，所述的基準(zhǔn)電流電路的輸出端與雙正輸入電流比較控制電路內(nèi)部的電阻R10相連接；所述的場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管即是場(chǎng)效應(yīng)管T3，是N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，其源極S連接于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈端子F，柵極G與電壓比較控制電路和雙正輸入電流比較控制電路內(nèi)部電壓比較器的兩個(gè)輸出端OUT相連，用于控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈電流的通斷；所述的電流取樣電阻即是電阻RX，其接在電源正極端子D+與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D之間，用于檢測(cè)流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管的電流；所述的雙正輸入電流比較控制電路，是由一個(gè)電壓比較器、電容C3和C7、電阻R10、R12、R13、R15和R17、二極管D3組成，其有兩個(gè)正輸入端，其中一端通過(guò)電容C7與勵(lì)磁線圈端子F相連接，另外一端通過(guò)電阻R17與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D相連接，其中電阻R13用于觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通；上述的帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器，所述的基準(zhǔn)電壓電路由電阻R6、穩(wěn)壓管W1組成，它的輸出端與電壓比較控制電路內(nèi)部的電壓比較器IN+端相連接；上述的帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器，所述的電壓調(diào)節(jié)器可通用于六管或八管內(nèi)搭鐵式發(fā)電機(jī)車(chē)型電路所配用的，外裝式三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。
本實(shí)用新型有益效果是具有基本調(diào)節(jié)電壓、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、充電指示燈控制、防倒流共有5種功能(最后兩個(gè)功能是由九管或十一管發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)的)。同時(shí)采用N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、輸出功率大、工作時(shí)不發(fā)熱、性能穩(wěn)定、溫度系數(shù)極小、靈敏度及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的電路方框圖；圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖(其中圖中的虛線框內(nèi)編號(hào)及元器件與圖1相對(duì)應(yīng))；圖3為本實(shí)用新型的應(yīng)用原理圖<內(nèi)裝式>(配九管或十一管發(fā)電機(jī)工作)；圖4為本實(shí)用新型的應(yīng)用原理圖<外裝式>(配六管或八管發(fā)電機(jī)工作)。
具體實(shí)施方式
如圖1至4圖所示，本實(shí)用新型包括電源正極端子D+、勵(lì)磁線圈端子F、負(fù)極地端子E，該電壓調(diào)節(jié)器還包括有續(xù)流二極管1、場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管2、電流取樣電阻3、電壓比較控制電路4、雙正輸入電流比較控制電路5、基準(zhǔn)電流電路6、基準(zhǔn)電壓電路7、電壓取樣電路8、方波脈沖震蕩電路9、電荷泵升壓電路10、串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11，其中控制電路的核心部分采用三個(gè)電壓比較器，其中一個(gè)電壓比較器用于方波脈沖震蕩電路9，其中一個(gè)電壓比較器用于電壓比較控制電路4，另一個(gè)用于雙正輸入電流比較控制電路5，最后兩個(gè)電壓比較器的二個(gè)輸出端OUT并聯(lián)接到控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈電流的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述的串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11由電阻R18和R19、穩(wěn)壓管W2和W4、三極管T2、電容C5和C6組成，并接于電源正極端子D+與負(fù)極地端子E之間，可為方波脈沖震蕩電路9和電荷泵升壓電路10提供電源，也可以對(duì)高電位起到穩(wěn)壓作用；所述的方波脈沖震蕩電路9是由一個(gè)電壓比較器、電阻R1、R2、R5、R7和R8、電容C1、三極管T1組成，并接于串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11的輸出端與負(fù)極地端子E之間；所述的電荷泵升壓電路10是由二極管D1和D2、電阻R9、電容C4組成，其中電容C4和電阻R9的連接點(diǎn)同三極管T1的發(fā)射極相連接，所述的電荷泵升壓電路10的輸入端與串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11的輸出端相連接，輸出端與電壓比較控制電路4和雙正輸入電流比較控制電路5的電源端相連后，再連接到串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11的高電位穩(wěn)壓端；所述的方波脈沖震蕩電路9結(jié)合電荷泵升壓電路10組成一個(gè)自舉電壓提升電路，所提升的高電壓經(jīng)串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11穩(wěn)壓，使電壓比較器的VCC電源端電壓及通過(guò)電阻R 13作用在場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓比電源正極端子D+的電壓提升一定幅度，使場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)不受負(fù)載電位墊高的影響，從而達(dá)到場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)能夠完全飽和導(dǎo)通的目的；所述的基準(zhǔn)電流電路6由電阻R11、R14和R16、電容C8、穩(wěn)壓管W3組成，并接于電源正極端子D+和負(fù)極地端子E之間，所述的基準(zhǔn)電流電路6的輸出端與雙正輸入電流比較控制電路5內(nèi)部的電阻R10相連接；所述的場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管2即是場(chǎng)效應(yīng)管T3，是N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，其源極S連接于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈端子F，柵極G與電壓比較控制電路4和雙正輸入電流比較控制電路5內(nèi)部電壓比較器的兩個(gè)輸出端OUT相連，用于控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈電流的通斷；所述的電流取樣電阻3即是電阻RX，其接在電源正極端子D+與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D之間，用于檢測(cè)流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管2的電流；所述的雙正輸入電流比較控制電路5，是由一個(gè)電壓比較器、電容C3和C7、電阻R10、R12、R13、R15和R17、二極管D3組成，其有兩個(gè)正輸入端，其中一端通過(guò)電容C7與勵(lì)磁線圈端子F相連接，另外一端通過(guò)電阻R17與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D相連接，其中電阻R13用于觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通。所述的基準(zhǔn)電壓電路7由電阻R6、穩(wěn)壓管W1組成，它的輸出端與電壓比較控制電路4內(nèi)部的電壓比較器IN+端相連接；所述的電壓調(diào)節(jié)器可通用于六管或八管內(nèi)搭鐵式發(fā)電機(jī)車(chē)型電路所配用的，外裝式三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。
本實(shí)用新型整體的實(shí)施方案利用電壓比較器IN+與IN-兩輸入端之間電壓差10mV左右輸出端OUT就翻轉(zhuǎn)的特點(diǎn)。在場(chǎng)效應(yīng)管T3的D漏極與電源端子D+之間，串接一個(gè)低功耗電流取樣電阻3、并采用雙正輸入電流比較控制電路5、基準(zhǔn)電流電路6。在電路正常狀態(tài)下，由于基準(zhǔn)電流電路6中穩(wěn)壓管W3的穩(wěn)壓作用，及電阻R16和電阻R14的分壓作用，通過(guò)電阻R10，在雙正輸入電流比較控制電路5中，A2的IN-端上已建立有負(fù)10mV左右的基準(zhǔn)電流電壓，流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管T3及電流取樣電阻RX的電流不會(huì)超過(guò)額定值，在電流取樣電阻RX兩端產(chǎn)生的壓降小于10mV不能起動(dòng)電壓比較器A2，所以場(chǎng)效應(yīng)管T3繼續(xù)導(dǎo)通。當(dāng)電路不正常，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈出現(xiàn)逐漸性的匝間短路時(shí)，流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管及電阻RX的電流會(huì)不斷逐漸增大，電流增大至場(chǎng)效應(yīng)管即將承受不起時(shí)，電阻RX兩端電壓上升至大于10mV，通過(guò)電阻R17及R12，使電壓比較器A2的IN+端取樣電流電壓低于IN-端電流基準(zhǔn)電壓，里面的NPN三極管即刻導(dǎo)通，輸出端OUT使場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極電壓為零，場(chǎng)效應(yīng)管T3即刻截止，從而達(dá)到過(guò)流保護(hù)功能目的。如果此時(shí)電路仍然處于過(guò)電流狀態(tài)，由于電容C7的充放電作用，場(chǎng)效應(yīng)管T3就處于飽和導(dǎo)通時(shí)間極短，截止時(shí)間長(zhǎng)的開(kāi)關(guān)震蕩狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間里電壓調(diào)節(jié)器不發(fā)熱、不燒毀，當(dāng)過(guò)電流故障排除后，又能自動(dòng)地恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。
采用串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11，在發(fā)電機(jī)高轉(zhuǎn)速及大輸出電流狀態(tài)下拋負(fù)載電路產(chǎn)生瞬時(shí)間高電壓時(shí)，由于穩(wěn)壓管W2的穩(wěn)壓作用，使T2發(fā)射極的輸出電壓穩(wěn)定不變，從而保證了方波脈沖震蕩電路9，及電荷泵升壓電路10的輸入電壓的穩(wěn)定，由電荷泵升壓電路10所提升的略高電壓，再由穩(wěn)壓管W4及W2的層疊穩(wěn)壓作用，使電壓比較器電源VCC端電壓，及觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極的電阻R13的電流保持穩(wěn)定不變；雖然電壓比較器A2的IN+及IN-兩輸入端都經(jīng)電阻R12、R17及R10、R16接在D+端，但因?yàn)殡娮鑂12及R10的阻值比較大在電路中起衰減作用，所以整個(gè)電路不會(huì)因產(chǎn)生瞬時(shí)高電壓而損壞。
如果結(jié)合九管或十一管發(fā)電機(jī)工作，在充電指示燈亮電路處于防倒流工作狀態(tài)時(shí)，利用串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11及基準(zhǔn)電流電路6，配合雙正輸入電流比較控制電路5，使場(chǎng)效應(yīng)管T3處于飽和導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)，截止時(shí)間極短的開(kāi)關(guān)震蕩狀態(tài)，當(dāng)發(fā)電機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速不大于1000r/min情況下，場(chǎng)效應(yīng)管T3就轉(zhuǎn)為完全飽和導(dǎo)通狀態(tài)，從而達(dá)到發(fā)電機(jī)較低轉(zhuǎn)速就能開(kāi)始發(fā)電的目的。
采用N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品的P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，解決P溝道型場(chǎng)效應(yīng)管市場(chǎng)短缺價(jià)格高問(wèn)題；利用其中一單元的電壓比較器A1組成一個(gè)方波脈沖震蕩電路9，結(jié)合電荷泵升壓電路10，構(gòu)成一個(gè)自舉電壓提升電路，使電壓比較器的VCC電源端電壓，及通過(guò)電阻R13作用在場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極電壓，比電源端子D+的電壓墊高一定的幅度，使場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)不受負(fù)載電位墊高的影響，從而達(dá)到場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)能夠完全飽和導(dǎo)通的目的。
本實(shí)用新型的工作原理是先說(shuō)明電路圖中的三個(gè)單元電壓比較器各個(gè)單元作用A1單元用于方波脈沖震蕩電路；
A2單元用于雙正輸入電流比較控制電路；A3單元用于電壓比較控制電路。
1、防倒流工作原理(注配用于圖3應(yīng)用電路才有防倒流功能)當(dāng)司機(jī)把電門(mén)鎖置于IG位置時(shí)，蓄電池的電壓→經(jīng)電門(mén)鎖IG→保險(xiǎn)絲→充電指示燈→調(diào)節(jié)器D+，此時(shí)，由于電容C8的兩端電壓不能突變，通過(guò)R10，作用到電壓比較器A2的IN-端的電壓，幾乎同D+端電壓相等，因電容C7的充電及R15的下拉作用，通過(guò)R12使A2的IN+端電壓比IN-端電壓低，里面的NPN型三極管對(duì)地導(dǎo)通，輸出端OUT使場(chǎng)效應(yīng)管T3(G)柵極還沒(méi)有開(kāi)啟電壓，所以此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管T3截止。
此時(shí)調(diào)節(jié)器的D+電壓經(jīng)→R19(經(jīng)W2及T2穩(wěn)壓)，此時(shí)T2穩(wěn)壓導(dǎo)通，向電容C6迅速充電，電壓比較器A1結(jié)合R1、R2、R5、R7、R8、C1，得電開(kāi)始震蕩，震蕩過(guò)程中，在A1內(nèi)部的NPN型三極管對(duì)地導(dǎo)通時(shí)，輸出端OUT提供負(fù)的偏置電壓給T1的基極，T1對(duì)地導(dǎo)通，此時(shí)，有一電流經(jīng)D1→C4→T1的發(fā)射極→集電器對(duì)地導(dǎo)通，此時(shí)電容C4已經(jīng)得到充電；在A1內(nèi)部的NPN型三極管截止時(shí)，由于R8的上拉作用提供正的偏置電壓給T1的基極，迫使T1即時(shí)截止，由于R9的上拉作用，把已充在電容C4上的電經(jīng)D2向上釋放山來(lái)，如此反反復(fù)復(fù)的震蕩，就有比D+端更高的電壓經(jīng)D2釋放出來(lái)向電容C5充電，從而在電壓比較器VCC的電源端上產(chǎn)生較高的電壓，此時(shí)，電容C8已充完電，因電阻R11及R14的下拉作用A2的IN-端電壓已降低；電容C7也已完全充完電，電阻R15無(wú)電通過(guò)，此時(shí)，電壓比較器A2的IN+端電壓高于IN-端的電壓，所以A2輸出端OUT翻轉(zhuǎn)，由于VCC端已有較高電壓，通過(guò)電阻R13向場(chǎng)效應(yīng)管T3(G)柵極提供開(kāi)啟電壓，場(chǎng)效應(yīng)管T3進(jìn)入完全飽和導(dǎo)通狀態(tài)。
由于場(chǎng)效應(yīng)管T3的導(dǎo)通，充電指示燈的電流經(jīng)調(diào)節(jié)器D+→RX→場(chǎng)效應(yīng)管T3的(D)漏極→(S)源極→調(diào)節(jié)器F→發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈→E負(fù)極對(duì)地導(dǎo)通，此時(shí)充電指示燈亮；隨即，調(diào)節(jié)器D+電位迅速下降，自舉升壓電路所提升的電壓也開(kāi)始下降，由于D2單向?qū)щ姷母綦x及C4、C5、C6的儲(chǔ)電作用，剛才已儲(chǔ)起的電能足以維持效應(yīng)管T3保持完全飽和導(dǎo)通一定時(shí)間，由于場(chǎng)效應(yīng)管T3的導(dǎo)通已充在電容C7上的電經(jīng)→D3→RX→場(chǎng)效應(yīng)管T3(D)漏極→(S)源極形成回路進(jìn)行效電，當(dāng)電容C5、電容C6兩個(gè)電容疊加起來(lái)的電壓降低到定幅度時(shí)，因電壓比較器VCC電源端的電壓下降；也因電容C7進(jìn)行放電；又因D+端處于低電位；電容C8上殘留有極低電壓的原因，電壓比較器A2出現(xiàn)IN-端的電壓高于IN+端的電壓，內(nèi)部NPN型三極管對(duì)地導(dǎo)通，輸出端OUT使場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極電壓即刻為零，場(chǎng)效應(yīng)管T3又轉(zhuǎn)為截止，由于場(chǎng)效應(yīng)管T3的截止，調(diào)節(jié)器F端受發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈的下拉作用；同時(shí)調(diào)節(jié)器D+端受充電指示燈的上拉作用電壓突然升高，有一電流經(jīng)電阻RX→R17→R15→又向電容C7進(jìn)行充電，此時(shí)由于電阻R15的下拉作用，電壓比較器A2的IN-端電壓還是高于IN+端電壓，所以場(chǎng)效應(yīng)管T3延時(shí)截止。到電容C7充完電后，重復(fù)以上的過(guò)程。如果司機(jī)把電門(mén)鎖長(zhǎng)期置于IG位置，場(chǎng)效應(yīng)管就處于完全飽和導(dǎo)通時(shí)間比較長(zhǎng)、截止時(shí)間相當(dāng)短的震蕩開(kāi)關(guān)狀態(tài)，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁線圈也就有斷續(xù)的他激勵(lì)磁電流流過(guò)，在轉(zhuǎn)子磁爪上已產(chǎn)生有較弱的磁場(chǎng)，電路處于防倒流功能狀態(tài)。
2、調(diào)節(jié)電壓及充電指示燈控制原理(注配用于圖3應(yīng)用電路才有充電指示燈控制功能)當(dāng)司機(jī)把電門(mén)鎖置于ST起動(dòng)位置時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子磁爪上的弱磁場(chǎng)切割定子三相線圈開(kāi)始發(fā)電，三個(gè)小勵(lì)磁二極管開(kāi)始有電壓輸出，使調(diào)節(jié)器D+電壓上升，由于D+電壓不斷上升，自舉電壓提升電路進(jìn)入完全升壓狀態(tài)，場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極電壓也迅速上升，使場(chǎng)效應(yīng)管T3由震蕩導(dǎo)通轉(zhuǎn)為完全飽和導(dǎo)通。
此時(shí)，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為自激加強(qiáng)勵(lì)磁，輸出電壓繼續(xù)上升，當(dāng)發(fā)電機(jī)D+電壓與B+電壓持平時(shí)，充電指示燈的燈絲自然無(wú)電流流過(guò)，由原來(lái)亮轉(zhuǎn)為滅，由于調(diào)節(jié)器D+電壓上升，通過(guò)電阻R6及穩(wěn)壓管W1的穩(wěn)壓作用，在電壓比較器A3的IN+端已建立了基準(zhǔn)電壓，在發(fā)電機(jī)的輸出電壓繼續(xù)上升，達(dá)到額定最高電壓值時(shí)，電壓取樣電路8的電阻R3與R4之間的分壓，使電壓比較器A3的IN-端電壓高于IN+端的電壓，里面的NPN三極管對(duì)地導(dǎo)通，A3輸出端OUT使場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極電壓為零，場(chǎng)效應(yīng)管T3由原來(lái)飽和導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止。
由于場(chǎng)效應(yīng)管T3的截止，發(fā)電機(jī)輸出電壓開(kāi)始下降，調(diào)節(jié)的F端受發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈的下拉作用電壓突然降低，此時(shí)，有一電流經(jīng)RX→R17→R15向電容C7充電，由于電阻R15的下拉作用通過(guò)電阻R12，使電壓比較器A2的IN+端電壓低于IN-端的電壓，它里面的NPN三極管對(duì)地導(dǎo)通，A2輸出端OUT使場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極電壓為零，場(chǎng)效應(yīng)管T3延時(shí)截止，隨著發(fā)電機(jī)電壓的下降，電壓比較器A3的OUT輸出端已翻轉(zhuǎn)，到電容C7充完電后電阻R15沒(méi)有電流經(jīng)過(guò)，此時(shí)D+電壓已降到下限值，電壓比較器A2的輸出端OUT即刻翻轉(zhuǎn)，在電阻R13的作用下使場(chǎng)效應(yīng)管T3的(G)柵極又有偏置電壓，場(chǎng)效應(yīng)管場(chǎng)效應(yīng)管T3由截止又轉(zhuǎn)為飽和導(dǎo)通，已充在電容C7上的電經(jīng)→D3→RX→場(chǎng)效應(yīng)管的(D)漏極→(S)源極，形成回路進(jìn)行放電，由于場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通發(fā)電機(jī)的輸出電壓又重新上升，如此反反復(fù)復(fù)，調(diào)節(jié)器始終使發(fā)電機(jī)的輸出電壓保持穩(wěn)定。
3、過(guò)電流保護(hù)工作原理在電路正常狀態(tài)下，由于電阻R11和穩(wěn)壓管W3的穩(wěn)壓作用，再經(jīng)電阻R14和R16的分壓及電容C8的作用，通過(guò)電阻R10在電壓比較器A2的IN-端上已建立低于D+電源電壓10mV左右的基準(zhǔn)電流電壓，流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管及電流取樣電阻RX的電流不會(huì)超過(guò)額定值，在電阻RX兩端產(chǎn)生的壓降小于10mV，所以電阻RX不能起動(dòng)電壓比較器A2。在電壓比較器A3起到調(diào)節(jié)電壓作用翻轉(zhuǎn)，使場(chǎng)效應(yīng)管T3在截止時(shí)，由于電容C7的充電及電阻R15的下拉作用，通過(guò)電阻R12才使電壓比較器A2翻轉(zhuǎn)一下極短時(shí)間，這樣不會(huì)影響電路的正常工作。
當(dāng)電路不正常，在發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈出現(xiàn)逐漸性的匝間短路時(shí)，流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管及電阻RX的電流會(huì)不斷逐漸增大，電流增大至場(chǎng)效應(yīng)管即將承受不起時(shí)，電阻RX兩端電壓達(dá)到大于10mV，通過(guò)電阻R17及R12，使電壓比較器A2的IN+取樣電流電壓低于IN-電流基準(zhǔn)電壓，里面的NPN三極管即刻導(dǎo)通，輸出端OUT使場(chǎng)效應(yīng)管T3(G)柵極的電壓即刻為零，所以場(chǎng)效應(yīng)管T3原來(lái)導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，由于電容C7的充電及電阻R15的下拉作用，經(jīng)電阻R12使IN+的電壓延時(shí)低于IN-的電壓，使場(chǎng)效應(yīng)管T3延時(shí)截止，當(dāng)電容C7充完電后，電阻R15沒(méi)有電流通過(guò)，A2的IN+電壓轉(zhuǎn)為高于IN-的電壓，里面NPN三極管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，此時(shí)，在電阻R13的作用下，使場(chǎng)效應(yīng)管T3又轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，已充在電容C7上的電經(jīng)→D7→RX→場(chǎng)效應(yīng)管T3(D)漏極→(S)源極，形成回路進(jìn)行放電，此時(shí)，電路如果仍然處于過(guò)電流狀態(tài)，重復(fù)以上的過(guò)程，在此期間，場(chǎng)效應(yīng)管T3是處于導(dǎo)通時(shí)間特短，截止時(shí)間比較長(zhǎng)的震蕩工作狀態(tài)，長(zhǎng)時(shí)間里電壓調(diào)節(jié)器不發(fā)熱、不燒毀，當(dāng)過(guò)電流故障排除后，又能自動(dòng)地恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。
4、過(guò)電壓保護(hù)工作原理由于采用串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路11，在發(fā)電機(jī)高轉(zhuǎn)速及大輸出電流狀態(tài)下拋負(fù)載電路產(chǎn)生瞬時(shí)間高電壓時(shí)，由于穩(wěn)壓管W2的穩(wěn)壓作用，使T2發(fā)射極的輸出電壓穩(wěn)定不變，從而保證了方波脈沖震蕩電路9，及電荷泵升壓電路10的輸入電壓的穩(wěn)定，由電荷泵升壓電路10所升壓輸出的略高電壓，再由穩(wěn)壓管W4及W2的層疊穩(wěn)壓作用，使電壓比較器電源VCC端電壓，及觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管(G)柵極的電阻R13的電流保持穩(wěn)定不變，雖然電壓比較器A2的IN+及IN-兩輸入端都經(jīng)電阻R12、R17及R10、R16接在D+端，但因?yàn)殡娮鑂12及R10的阻值比較大在電路中起衰減作用，所以整個(gè)電路不會(huì)因產(chǎn)生高電壓而損。
權(quán)利要求1.一種帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器，包括電源正極端子D+、勵(lì)磁線圈端子F、負(fù)極地端子E，其特征在于該電壓調(diào)節(jié)器還包括有續(xù)流二極管(1)、場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管(2)、電流取樣電阻(3)、電壓比較控制電路(4)、雙正輸入電流比較控制電路(5)、基準(zhǔn)電流電路(6)、基準(zhǔn)電壓電路(7)、電壓取樣電路(8)、方波脈沖震蕩電路(9)、電荷泵升壓電路(10)、串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路(11)，其中控制電路的核心部分采用三個(gè)電壓比較器，其中一個(gè)電壓比較器用于方波脈沖震蕩電路(9)，其中一個(gè)電壓比較器用于電壓比較控制電路(4)，另一個(gè)用于雙正輸入電流比較控制電路(5)，最后兩個(gè)電壓比較器的二個(gè)輸出端OUT并聯(lián)接到控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈電流的場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；所述的串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路(11)由電阻R18和R19、穩(wěn)壓管W2和W4、三極管T2、電容C5和C6組成，并接于電源正極端子D+與負(fù)極地端子E之間，可為方波脈沖震蕩電路(9)和電荷泵升壓電路(10)提供電源，也可以對(duì)高電位起到穩(wěn)壓作用；所述的方波脈沖震蕩電路(9)是由一個(gè)電壓比較器、電阻R1、R2、R5、R7和R8、電容C1、三極管T1組成，并接于串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路(11)的輸出端與負(fù)極地端子E之間；所述的電荷泵升壓電路(10)是由二極管D1和D2、電阻R9、電容C4組成，其中電容C4和電阻R9的連接點(diǎn)同三極管T1的發(fā)射極相連接，所述的電荷泵升壓電路(10)的輸入端與串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路(11)的輸出端相連接，輸出端與電壓比較控制電路(4)和雙正輸入電流比較控制電路(5)的電源端相連后，再連接到串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路(11)的高電位穩(wěn)壓端；所述的方波脈沖震蕩電路(9)結(jié)合電荷泵升壓電路(10)組成一個(gè)自舉電壓提升電路，所提升的高電壓經(jīng)串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路(11)穩(wěn)壓，使電壓比較器的VCC電源端電壓及通過(guò)電阻R13作用在場(chǎng)效應(yīng)管柵極電壓比電源正極端子D+的電壓提升一定幅度，使場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)不受負(fù)載電位墊高的影響，從而達(dá)到場(chǎng)效應(yīng)管T3在導(dǎo)通時(shí)能夠完全飽和導(dǎo)通的目的；所述的基準(zhǔn)電流電路(6)由電阻R11、R14和R16、電容C8、穩(wěn)壓管W3組成，并接于電源正極端子D+和負(fù)極地端子E之間，所述的基準(zhǔn)電流電路(6)的輸出端與雙正輸入電流比較控制電路(5)內(nèi)部的電阻R10相連接；所述的場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管(2)即是三極管T3，是N溝道型場(chǎng)效應(yīng)管，其源極S連接于發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈端子F，柵極G與電壓比較控制電路(4)和雙正輸入電流比較控制電路(5)內(nèi)部電壓比較器的兩個(gè)輸出端OUT相連，用于控制發(fā)電機(jī)勵(lì)磁線圈電流的通斷；所述的電流取樣電阻(3)即是電阻RX，其接在電源正極端子D+與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D之間，用于檢測(cè)流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)功率開(kāi)關(guān)管(2)的電流；所述的雙正輸入電流比較控制電路(5)，是由一個(gè)電壓比較器、電容C3和C7、電阻R10、R12、R13、R15和R17、二極管D3組成，其有兩個(gè)正輸入端，其中一端通過(guò)電容C7與勵(lì)磁線圈端子F相連接，另外一端通過(guò)電阻R17與場(chǎng)效應(yīng)管的漏極D相連接，其中電阻R13用于觸發(fā)場(chǎng)效應(yīng)管導(dǎo)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述的基準(zhǔn)電壓電路(7)由電阻R6、穩(wěn)壓管W1組成，它的輸出端與電壓比較控制電路(4)內(nèi)部的電壓比較器IN+端相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述的電壓調(diào)節(jié)器可通用于六管或八管內(nèi)搭鐵式發(fā)電機(jī)車(chē)型電路所配用的，外裝式三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種帶過(guò)流過(guò)壓保護(hù)低功耗三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。本實(shí)用新型包括有三個(gè)接線端子及十一個(gè)單元電路，采用三個(gè)電壓比較器為核心控制電路，在場(chǎng)效應(yīng)管的漏極與正極間串接一個(gè)低功耗電流取樣電阻，使流經(jīng)場(chǎng)效應(yīng)管的電流超過(guò)額定值時(shí)即刻轉(zhuǎn)為截止，從而達(dá)到過(guò)流保護(hù)；利用串并聯(lián)型雙穩(wěn)壓儲(chǔ)能電路，避免因瞬時(shí)高電壓而損壞；利用儲(chǔ)能比較控制電路，使發(fā)電機(jī)在較低轉(zhuǎn)速時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管就完全飽和導(dǎo)通，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)為完全發(fā)電；采用N溝道代替P溝道場(chǎng)效應(yīng)管，減少生產(chǎn)成本；利用一個(gè)自舉電壓提升電路，使場(chǎng)效應(yīng)管在導(dǎo)通時(shí)不受負(fù)載電位墊高的影響。本實(shí)用新型提供了一種具有基本電壓調(diào)節(jié)、過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、防倒流、充電指示燈控制等功能，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、成本低、輸出功率大、工作時(shí)不發(fā)熱、性能穩(wěn)定、溫度系數(shù)極小、靈敏度及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)的三線內(nèi)搭鐵電壓調(diào)節(jié)器。
文檔編號(hào)H02H7/20GK2826824SQ20052006512
公開(kāi)日2006年10月11日 申請(qǐng)日期2005年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月28日
發(fā)明者李自祥 申請(qǐng)人:李自祥