本实用新型属于汽车发电机控制技术领域，涉及抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
背景技术：
汽车发电机工作于温变范围宽、受高温烘烤时间长、振动大、电磁干扰较大、电压波动较大的特殊工作环境条件之中。
其中，现行汽车发电机绝大多数为内装式电压调节器结构，要求发电机电压调节器也要适应于上述较为恶劣的工作环境，而一般的电子元器件及电路难以在这种温变范围大、高温时间长的环境下长期稳定工作。实践表明，很多电压调节器电子芯片在高温、大温变范围下出现开焊、功率管击穿、电压失控等恶性故障，致使汽车发电机不能发电以致车辆抛锚、或者调节功能失控使输出电压大幅升高，甚或出现烧毁发电机、击穿电脑板、损害蓄电池及其配电线路等严重故障。
还有，内装式电压调节器体积较小，其调节器支架所能容许的电路板空间狭小，一般在2.5cmX3.5cm之下，对发电机电压调节器元件数量要求是越少越好，因此，许多汽车发电机采用了传统老线路的电压调节器芯片，其内部仅仅包含几只晶体管、几只到十几只电阻、电容等贴片元件，组成厚膜芯片。但这种简单的厚膜芯片没有过流保护功能，对于汽车发电机来说，由于励磁绕组短路或碳刷粉末漏电等原因导致励磁功率管过流现象又是常见技术问题，以至于很多电压调节器励磁功率管由于过流击穿后导致发电机电压失控，要想解决过流保护问题，现有的做法，一是采用较为复杂的过流保护电路，但因为元件较多，电压调节器内部无法承受那么多元件；二是采用比较器芯片，但现有通用型比较器或运算放大器芯片耐受温度性能和耐反压指标不能满足发电机工作条件，即使暂时不坏也属于非标应用，很多汽车制造厂不能接受非标应用的发电机电子器件产品，其可靠性也不能有效保证；三是采用进口专用发电机电压调节器芯片，其价格较高、且耐压值较低，也容易被抛载反压击穿，另外这些集成电路的启动电压较高，一般在5～7V以上，对于车辆发电机来说，有时调节器的供电电压会更低，使专用调节芯片功能不良或应用受限。
特别是，在车辆运行当中，会频繁变换电气负载，如空调的开启与关闭、水箱冷却风扇的开启与关闭、其他电机负载开启与关闭的瞬间，由于发电机从大电流负荷突降为较小电流负荷，由于转子铁芯剩磁、定子自感等原因会出现发电机输出电压陡升现象，其极端情况是14V系统的发电机全抛负载电压峰值可达90V以上(非雪崩桥)、28V系统的发电机全抛负载电压峰值可达180V以上(非雪崩桥)，而后呈现衰减趋势，历经数十毫秒至数百毫秒衰减至调节电压Vset或衰减到蓄电池电压，其中从抛负载电压峰值到衰减结束的过压部分围成的近似三角形区域称之为“过压区”，通过对很多现有进口及国产电压调节芯片的实测发现，在同一电机、同一测试条件下：绝大多数芯片抛负载过压区较高，即过压峰值较高、过压时间较长，如进口某7脚14V电压调节芯片，在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值超过22V、过压区达200mS时间。这对发电机定子绕组、整流桥、电压调节芯片、用电设备特别是电脑板、仪表板等电子模块威胁较大，尤其是现在的车辆上电子模块很多，易于使其过压击穿，即便是在各个模块内部设置过压吸收(峰值斩波)元件，如设置TVS等，但在实际车辆运行中，还是有许多电子模块被过压击穿，而很多电子模块造价较高，同时也带来车辆运行中故障或抛锚，行车安全性受到影响，根源之一还是在发电机励磁上进行优化才能在源头减小故障出现的概率。
综上所述，需要设计出所需元件数目更少、耐高反压的、具有过流保护功能的高可靠性的、耐温性好、结构简单、成本较低、适应范围广的发电机抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，针对上述技术问题，提供元件更少、耐高反压的、具有过流保护功能、耐温性好、结构简单、成本低、适应范围广的高可靠性发电机抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
依据本实用新型第一方面，提供了一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，其特殊之处在于包括，
第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、储能延时单元、阈值调整单元、电阻R1、采样单元、基准单元和续流单元，其中：
所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管集电极通过电阻R1连接电源正极，所述第一晶体管的集电极还连接第三晶体管的输入端(栅极或基极)和储能延时单元的输入端，所述第三晶体管的接地端(源极或发射极)接地，所述第三晶体管的输出端(漏极或集电极)连接所述第二晶体管的集电极，所述第二晶体管的基极连接所述储能延时单元的输出端，所述储能延时单元的接地端接地，所述第二晶体管的发射极通过所述阈值调整单元连接所述第一晶体管的基极，所述第三晶体管输出端(漏极或集电极)作为所述电压调节芯片的输出端，用于控制发电机的励磁电流；所述采样单元连接电源正极和地，所述采样单元的输出端通过所述基准单元连接所述第一晶体管的基极，所述续流单元连接于所述第三晶体管输出端和电源正极之间；
当发电机电源正极电压低于设定值时且所述第三晶体管正常导通时，所述储能延时单元储能，所述第二晶体管的发射极电流为0使所述第一晶体管截止；当发电机电源正极电压高于设定值时，所述采样单元输出电压通过所述基准单元驱动第一晶体管导通，使所述第三晶体管截止切断励磁电流，当所述储能延时单元的储能释放结束时使所述第二晶体管截止、进而使所述第一晶体管截止同时所述储能延时单元储能、所述第一晶体管截止还促使所述第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使所述第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若电源正极电压低于设定值则所述第三晶体管进入正常饱和导通状态、若电源正极电压持续高于设定值则所述采样单元输出电压通过所述基准单元驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止切断励磁电流；当所述第三晶体管过流致使所述第三晶体管饱和压降超过所述阈值调整单元导通阈值电压时，所述第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止得到保护，当所述储能延时单元的储能释放结束时使所述第二晶体管截止、进而使所述第一晶体管截止同时所述储能延时单元储能、所述第一晶体管截止还促使所述第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使所述第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则所述第三晶体管进入正常饱和导通状态、若持续过流则所述第三晶体管过高的饱和压降通过所述第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止继续得到保护。
依据本实用新型第二方面，提供了一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，其特殊之处在于包括，
第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、储能延时单元、阈值调整单元、电阻R1、二极管D6，采样单元、基准单元和续流单元，其中：
所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管集电极通过电阻R1连接电源正极，所述第一晶体管的集电极还连接第三晶体管的输入端(栅极或基极)和储能延时单元的输入端，所述第三晶体管的接地端(源极或发射极)接地，所述第三晶体管的输出端(漏极或集电极)通过所述二极管D6连接所述第二晶体管的发射极，所述第二晶体管的基极连接所述储能延时单元的输出端，所述第二晶体管的集电极连接所述电源正极或连接所述第三晶体管的输出端，所述储能延时单元的接地端接地，所述第二晶体管的发射极通过所述阈值调整单元连接所述第一晶体管的基极，所述第三晶体管输出端(漏极或集电极)作为所述电压调节芯片的输出端，用于控制发电机的励磁电流；所述采样单元连接电源正极和地，所述采样单元的输出端通过所述基准单元连接所述第一晶体管的基极，所述续流单元连接于所述第三晶体管输出端和电源正极之间；
当发电机电源正极电压低于设定值时且所述第三晶体管正常导通时，所述储能延时单元储能，所述第二晶体管的发射极电压被拉低使所述阈值调整单元和所述第一晶体管截止；当发电机电源正极电压高于设定值时，所述采样单元输出电压通过所述基准单元驱动第一晶体管导通，使所述第三晶体管截止切断励磁电流，当所述储能延时单元的储能释放结束时使所述第二晶体管截止、进而使所述第一晶体管截止同时所述储能延时单元储能、所述第一晶体管截止还促使所述第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使所述第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若电源正极电压低于设定值则所述第三晶体管进入正常饱和导通状态、若电源正极电压持续高于设定值则所述采样单元输出电压通过所述基准单元驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止切断励磁电流；当所述第三晶体管过流致使所述第三晶体管饱和压降超过所述阈值调整单元导通阈值电压时，所述第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止得到保护，当所述储能延时单元的储能释放结束时使所述第二晶体管截止、进而使所述第一晶体管截止同时所述储能延时单元储能、所述第一晶体管截止还促使所述第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使所述第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则所述第三晶体管进入正常饱和导通状态、若持续过流则所述第三晶体管过高的饱和压降通过所述第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止继续得到保护。
依据本实用新型第三方面，提供了一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，其特殊之处在于包括，
第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、储能延时单元、阈值调整单元、电阻R1、二极管D6、采样单元、基准单元和续流单元，其中：
所述第一晶体管的发射极接地，所述第一晶体管集电极通过电阻R1连接电源正极，所述第一晶体管的集电极还连接第三晶体管的输入端(栅极或基极)和储能延时单元的输入端，所述第三晶体管的接地端(源极或发射极)接地，所述第三晶体管的输出端(漏极或集电极)通过所述二极管D6连接所述第二晶体管的基极，所述第二晶体管的基极还连接所述储能延时单元的输出端，所述第二晶体管的集电极连接所述电源正极或连接所述第三晶体管的输出端，所述储能延时单元的接地端接地，所述第二晶体管的发射极通过所述阈值调整单元连接所述第一晶体管的基极，所述第三晶体管输出端(漏极或集电极)作为所述电压调节芯片的输出端，用于控制发电机的励磁电流；所述采样单元连接电源正极和地，所述采样单元的输出端通过所述基准单元连接所述第一晶体管的基极，所述续流单元连接于所述第三晶体管输出端和电源正极之间；
当发电机电源正极电压低于设定值时且所述第三晶体管正常导通时，所述储能延时单元储能，所述第二晶体管的基极电压被拉低使所述第二晶体管、所述阈值调整单元和所述第一晶体管均截止；当发电机电源正极电压高于设定值时，所述采样单元输出电压通过所述基准单元驱动第一晶体管导通，使所述第三晶体管截止切断励磁电流，当所述储能延时单元的储能释放结束时使所述第二晶体管截止、进而使所述第一晶体管截止同时所述储能延时单元储能、所述第一晶体管截止还促使所述第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使所述第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若电源正极电压低于设定值则所述第三晶体管进入正常饱和导通状态、若电源正极电压持续高于设定值则所述采样单元输出电压通过所述基准单元驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止切断励磁电流；当所述第三晶体管过流致使所述第三晶体管饱和压降超过所述阈值调整单元导通阈值电压时，来自储能延时单元的输出端电压使所述第二晶体管产生基极电流，所述第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止得到保护，当所述储能延时单元的储能释放结束时使所述第二晶体管截止、进而使所述第一晶体管截止同时所述储能延时单元储能、所述第一晶体管截止还促使所述第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使所述第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则所述第三晶体管进入正常饱和导通状态、若持续过流则所述第三晶体管过高的饱和压降通过所述第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使所述第三晶体管截止继续得到保护。
本实用新型的有益效果是，上述电压调节芯片电路结构简单、体积小、耐压高、具有过流保护功能、耐温性好、成本低、适应范围广，是新一代高可靠性的发电机抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
附图说明
图1是本实用新型实施方式提供的第一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片电路结构示意图；
图2是本实用新型实施方式提供的第一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片的另一种形式的电路结构示意图；
图3是本实用新型实施方式提供的第一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片的又一种形式的电路结构示意图；
图4是本实用新型实施方式提供的第二种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片电路结构示意图；
图5是本实用新型实施方式提供的第二种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片的另一种形式的电路结构示意图；
图6是本实用新型实施方式提供的第三种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片电路结构示意图；
图7是本实用新型实施方式提供的第三种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片的另一种形式的电路结构示意图；
图8是本实用新型所提供的“抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片”在抛负载时发电机输出电压波形与现有技术的一种电压调节芯片在抛负载时发电机输出电压波形对比示意图。
具体实施方式
根据本实用新型的设计思路，采用数目较少的元件，设计出具有过流保护功能、抛负载过压区较低、耐反压较高、耐温性能好、电路简单、占用面积小、且成本较低的电压调节芯片，应用于A电路发电机中作为电压自动调节所用。
第一方面，本实用新型实施方式提供了第一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
实施例1
如图1所示，为第一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，其结构特点包括，
第一晶体管1(Q1)、第二晶体管2(Q2)、第三晶体管3(Q3)、储能延时单元5、阈值调整单元4、电阻R1、采样单元7、基准单元8和续流单元9，其中：
第一晶体管Q1的发射极接地，第一晶体管集电极通过电阻R1连接电源正极B+，第一晶体管的集电极还连接第三晶体管Q3的输入端(栅极)和储能延时单元5的输入端，第三晶体管Q3的接地端(源极)接地(即E，以下同)，第三晶体管Q3的输出端(漏极)连接第二晶体管Q2的集电极，第二晶体管Q2的基极连接储能延时单元5的输出端，储能延时单元5的接地端接地，第二晶体管Q2的发射极通过阈值调整单元4(即稳压管D4)连接第一晶体管Q1的基极，第三晶体管Q3输出端F(漏极)作为电压调节芯片的输出端，用于控制发电机的励磁电流；当第三晶体管Q3采用双极型三极管、达林顿管或IGBT时，其对应的输入端为基极、接地端为发射极、输出端为集电极(以下同)；其中的储能延时单元5具有二极管D5、电阻R5和电容C5，二极管D5的负极同时连接电阻R5的一端和电容C5的一端，二极管D5的正极作为储能延时单元的输入端，电容C5的另一端作为储能延时单元的接地端，电阻R5的另一端作为储能延时单元的输出端；采样单元7包括电阻R71、R72和电容C7，电阻R71、R72串联连接于电源正负极之间，电阻R71与电阻R72的连接节点为采样单元输出端，电阻R71另一端连接电源正极、电阻R72另一端接地，电容C7和电阻R72并联连接，采样单元7的输出端通过基准单元8的稳压二极管D8连接第一晶体管的基极，续流单元9(续流二极管D9)连接于第三晶体管Q3输出端和电源正极B+之间。
电路的工作过程是：
当B+端子电压低于设定值(Vset)且第三晶体管Q3正常导通接通励磁电流时，此时基准单元8的稳压二极管D8截止，则晶体管Q1应为截止状态，电源正极B+经电阻R1为电容C5充电储能，由于功率管Q3导通，其漏极饱和压降很低(一般在0.1V～1.0V范围，一般双极型晶体管或IGBT饱和压降略高些，但仍然低于稳压管D4的稳压值)，且第二晶体管Q2的集电极电压被其拉低，第二晶体管Q2集电结正偏使第二晶体管的发射极电流为0，第一晶体管因此截止，这样第三晶体管Q3饱和导通为稳定状态。
当由于励磁绕组负载过载或短路等原因导致第三晶体管过流时，第二晶体管Q2的集电结会发生反偏(反向偏置)，发射极会输出电压U2e，随着功率管Q3漏极电压升高，三极管Q2集电极电压也升高，三极管Q2发射极电压Ue2也随之升高，当该Ue2升至高于阈值调整单元稳压管D4的导通阈值电压时，三极管Q2的发射极电流驱动第一晶体管Q1导通使第三晶体管Q3截止得到保护，在这一过程中存在正反馈过程：Q1基极电位↑→Q1集电极电位↓→Q3栅极电位↓→Q3漏极电位↑→Q2集电极电位↑→Q2发射极电位↑→D4→Q1基极电位↑，这一强烈正反馈过程使电路急剧翻转为功率管Q3截止状态，同时由于Q1导通使二极管D5截止，电容C5通过电阻R5放电继续为Q2提供基级电流，再通过D4使Q1仍然导通、Q3仍然截止，但Q3的截止状态为暂稳态，因为当储能延时单元5的储能电容C5电能释放结束时，第二晶体管Q2会截止、进而使第一晶体管Q1截止，同时储能延时单元5储能、第一晶体管Q1截止还促使第三晶体管Q3导通，通过电路的正反馈作用，其正反馈过程是：由于C5放电电流逐渐减小导致Q2基极电位↓→Q2发射极电位↓→D4→Q1基极电位↓→Q1集电极电位↑→Q3栅极电位↑→Q3漏极电位↓→Q2集电极电位↓→Q2发射极电位↓→D4→Q1基极电位↓，使第三晶体管Q3试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除第三晶体管Q3进入正常饱和导通状态、若持续过流则第三晶体管Q3过高的饱和压降Uds通过第二晶体管Q2的发射极电流驱动第一晶体管Q1导通使第三晶体管Q3截止继续得到保护。
易于理解的是，还可以在第二晶体管的发射极回路上串接有限流电阻，以限制晶体管是工作电流，但也可以不串限流电阻，利用电阻R5限制三极管Q2的基级电流的方法限制其集电极电流，因为Q2的集电极电流Ic＝βIb，Ib为Q2的基级电流，β为直流放大倍数。
当B+端子电压高于设定值(Vset)时，电阻R71与电阻R72的连接节点即采样单元输出端电压通过稳压二极管D8使第一晶体管Q1产生基级电流，因此Q1导通使第三晶体管Q3截止切断励磁电流，而后同上面所阐述的一样经历一个暂稳时间再使晶体管Q3恢复为导通励磁的稳态。
在上述电压调节过程中，若发电机输出电压超过设定值Vset，则采样单元输出端电压会通过稳压管D8令三极管Q1导通，使功率管Q3保持截止，这样不会在过压状态(即发电机输出电压已经高于设定值Vset的情况)下出现功率管导通励磁的机会，这样带来一个明显的有益效果是：发电机在抛负载的情况下，由于转子剩磁、定子自感等原因会导致发电机出现“抛负载电压”过高现象，这一抛负载电压对发电机及外围受电电路危害较大，是发电机及电压调节器行业最为关注并难以解决的技术问题，现有的很多电压调节器芯片在过压时存在“过压区”的“功率管导通机会”，使得原本已经过压的“抛负载电压”过压区增大，从抛负载电压峰值到衰减结束的过压部分围成的近似三角形区域称之为“过压区”，如图8的上图，图中点A、B、C围成的区域即为过压区，即为现有的一种进口定频励磁发电机电压调节器在发电机输出电流40A时抛负载情况下，发电机输出电压波形图，其在抛负载时刻反弹电压达到VH1，过压持续时间为t3-t1。
而下图为本实用新型实施方式所提供的电压调节芯片在同一发电机上、同一输出电流40A时抛负载发电机输出电压波形图，可见在抛负载时刻反弹电压为VH2，过压持续时间为t2-t1，显然t3-t1＞t2-t1，VH1＞VH2，这是本实用新型带来的杰出有益的技术效果。这样，发电机抛负载反弹电压幅值降低、持续时间缩短，图中点a、b、c、围成的过压区明显面积小于上图的点A、B、C围成的过压区，即点a、b、c、围成的过压区为“低过压区”。
通过对很多现有进口及国产电压调节芯片实测发现，在同一电机、同一测试条件下：绝大多数芯片抛负载过压区较高，即过压峰值较高、过压时间较长，如进口某7脚14V电压调节芯片，在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值超过22V、过压区达200mS时间。在同一条件下，将本实用新型技术方案的14V电压调节芯片进行测试：在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值为16.6～17.5V、过压区时间不大于120mS时间。
这将明显有益于减小抛负载电压对整流桥雪崩二极管、电压调节芯片、车辆蓄电池、车辆电脑板、仪表板、其他车载电子模块的过压危害，提高发电机及车辆运行可靠性、降低故障率。
实施例2
在上述实施例1的基础上，本实用新型实施方式还提供了一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，如图2所示，该电路在上述图1所示电路的第二晶体管Q2的集电极回路入二极管6(D6)和电阻R6，二极管D6的正极同时连接第二晶体管Q2集电极和电阻R6的一端，二极管D6的负极连接第三晶体管Q3输出端(漏极)，电阻R6的另一端连接第三晶体管Q3的输出端。其工作过程与上述图1所示电路基本一致，仅仅在功率管Q3正常导通时通过二极管D6拉低三极管Q2集电极电位，此时三极管Q2集电极电位由二极管D6钳位为低电平，故三极管Q2发射极电位不足以使稳压管D4导通，此为功率管导通的稳态，当功率管Q3漏极电位升高时，通过电阻R6使三极管Q2的集电极电位升高，三极管Q2发射极电位Ue2也随之升高，当Ue2升高至超过稳压管D4导通阈值时，三极管Q1导通，使功率管Q2截止，电路进入暂稳态。
实施例3
同样在上述实施例1的基础上，本实用新型实施方式还提供了一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，如图3所示，该电路在上述图1所示电路的第二晶体管Q2的集电极回路串入二极管D6，还增加了电阻R6，二极管D6的正极同时连接第二晶体管Q2集电极和电阻R6的一端，二极管D6的负极连接第三晶体管Q3输出端(漏极)，电阻R6的另一端连接电源正极。其工作过程也与上述图1所示电路基本一致，仅仅在功率管Q3正常导通时通过二极管D6拉低三极管Q2集电极电位，此时三极管Q2集电极电位由二极管D6钳位为低电平，故三极管Q2发射极电位不足以使稳压管D4导通，此为功率管导通的稳态，当功率管Q3漏极电位升高时，受二极管D6的钳位，通过电阻R6使三极管Q2集电极电位升高，三极管Q2发射极输出电位Ue2也随之升高，当Ue2升高至超过稳压管D4导通阈值时，三极管Q1导通，使功率管Q2截止，电路进入暂稳态。
通过上述实施例1、2、3阐述，可以得出：
当发电机电源正极电压低于设定值时且第三晶体管正常导通励磁时，储能延时单元储能，第二晶体管的发射极电流为0使第一晶体管截止；当发电机电源正极电压高于设定值时，采样单元输出电压通过基准单元驱动第一晶体管导通，使第三晶体管截止切断励磁电流，当储能延时单元的储能释放结束时使第二晶体管截止、进而使第一晶体管截止同时储能延时单元储能、第一晶体管截止还促使第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若电源正极电压低于设定值则第三晶体管进入正常饱和导通状态、若电源正极电压持续高于设定值则采样单元输出电压通过基准单元驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止切断励磁电流；当第三晶体管过流致使第三晶体管饱和压降超过阈值调整单元导通阈值电压时，第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止得到保护，当储能延时单元的储能释放结束时使第二晶体管截止、进而使第一晶体管截止同时储能延时单元储能、第一晶体管截止还促使第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则第三晶体管进入正常饱和导通状态、若持续过流则第三晶体管过高的饱和压降通过第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止继续得到保护。
第二方面，本实用新型实施方式提供了第二种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
实施例4
如图4所示，为第二种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，其结构特点包括，第一晶体管1(Q1)、第二晶体管2(Q2)、第三晶体管(Q3)、储能延时单元5、阈值调整单元4、电阻R1和二极管6(D6)，采样单元7、基准单元8和续流单元9，其中：
第一晶体管Q1的发射极接地，第一晶体管Q1集电极通过电阻R1连接电源正极，第一晶体管Q1的集电极还连接第三晶体管Q3的输入端(栅极)和储能延时单元5的输入端，第三晶体管Q3的接地端(源极)接地，第三晶体管Q3的输出端(漏极)通过二极管D6连接第二晶体管Q2的发射极，第二晶体管Q2的基极连接储能延时单元5的输出端，第二晶体管Q2的集电极连接电源正极B+(见图4)或连接第三晶体管Q3的输出端(见图5)，储能延时单元5的接地端接地，第二晶体管Q2的发射极通过阈值调整单元4的稳压管D4连接第一晶体管Q1的基极，第三晶体管Q3的输出端(漏极)作为电压调节芯片的输出端，用于控制发电机的励磁电流；其中的储能延时单元5具有二极管D5、电阻R5和电容C5，二极管D5的负极同时连接电阻R5的一端和电容C5的一端，二极管D5的正极作为储能延时单元的输入端，电容C5的另一端作为储能延时单元的接地端，电阻R5的另一端作为储能延时单元的输出端。
采样单元7包括电阻R71、R72和电容C7，电阻R71、R72串联连接于电源正负极之间，电阻R71与电阻R72的连接节点为采样单元输出端，电阻R71另一端连接电源正极、电阻R72另一端接地，电容C7和电阻R72并联连接，采样单元7的输出端通过基准单元8的稳压二极管D8连接第一晶体管的基极，续流单元9(续流二极管D9)连接于第三晶体管Q3输出端和电源正极B+之间。
电路的工作过程是：
当B+端子电压低于设定值(Vset)且第三晶体管Q3正常导通接通励磁电流时，此时基准单元8的稳压二极管D8截止，储能延时单元5的电容C5充电储能，充电路径为：电源正极B+→电阻R1→二极管D5→电容C5→地，第三晶体管Q3导通，其漏极为低电位(一般场效应管饱和压降为0.1～1.0V)，通过二极管D6将第二晶体管的发射电压拉低，不足以达到阈值调整单元4内稳压二极管D4的导通阈值，使第一晶体管Q1截止，Q3饱和导通接通励磁电流，该状态为稳态。
当由于励磁绕组负载过载或短路等原因导致第三晶体管Q3过流时，过大的工作电流将会在其内阻上以引起较大的饱和压降，对地而言其漏极电位会比正常导通时升高，当升高至超过稳压管D4导通阈值时，二极管D6反偏截止，第二晶体管Q2的发射极电流会驱动第一晶体管Q1导通，使其集电极输出低电位，二极管D5截止，电容C5通过电阻R5→Q2发射结→D4→Q1发射结→地进行放电，Q1导通还使第三晶体管Q3截止得到保护，当储能延时单元的C5储能释放结束时使第二晶体管Q2截止、进而使第一晶体管Q1截止同时储能延时单元5的电容C5继续储能、第一晶体管Q1恢复截止、还促使第三晶体管Q3导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管Q3试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则第三晶体管Q3进入正常饱和导通状态、若持续过流则第三晶体管Q3过高的饱和压降通过第二晶体管Q2的发射极电流驱动第一晶体管导通Q1使第三晶体管Q3截止继续得到保护。
易于理解的是，还可以在第二晶体管的集电极回路或发射极回路上串接有限流电阻，以限制晶体管是工作电流，但也可以不串限流电阻，利用电阻R5限制三极管Q2的基级电流的方法限制其集电极电流。
当B+端子电压高于设定值(Vset)时，电阻R71与电阻R72的连接节点即采样单元输出端电压通过稳压二极管D8使第一晶体管产生基级电流，使第一晶体管Q1导通使第三晶体管Q3截止切断励磁电流，而后同上面所阐述的一样经历暂稳时间再使晶体管Q3恢复为导通励磁的稳态。
在上述电压调节过程中，同前述实施例1类似地，若发电机输出电压超过设定值Vset，则采样单元输出端电压会通过稳压管D8令三极管Q1导通，使功率管Q3保持截止，这样不会在过压状态(即发电机输出电压已经高于设定值Vset的情况)下出现功率管导通励磁的机会，这样带来一个明显的有益效果是：发电机在抛负载的情况下，由于转子剩磁、定子自感等原因会导致发电机出现“抛负载电压”过高现象，这一抛负载电压对发电机及外围受电电路危害较大，是发电机及电压调节器行业最为关注并难以解决的技术问题，现有的很多电压调节器芯片在过压时存在“功率管导通机会”，使得原本已经过压的“抛负载电压”过压区增大，如图8的上图，即为现有的一种进口定频励磁发电机电压调节器在发电机输出电流40A时抛负载情况下，发电机输出电压波形图，其在抛负载时刻反弹电压达到VH1，过压持续时间为t3-t1。
而下图为本实用新型实施方式所提供的电压调节芯片在同一发电机上、同一输出电流40A时抛负载发电机输出电压波形图，可见在抛负载时刻反弹电压为VH2，过压持续时间为t2-t1，显然t3-t1＞t2-t1，VH1＞VH2，这是本实用新型带来的杰出有益的技术效果。这样，发电机抛负载反弹电压幅值降低、持续时间缩短，即“低过压区”，从抛负载电压峰值到衰减结束的过压部分围成的近似三角形区域称之为“过压区”，通过对很多现有进口及国产电压调节芯片实测发现，在同一电机、同一测试条件下：绝大多数芯片抛负载过压区较高，即过压峰值较高、过压时间较长，如进口某7脚14V电压调节芯片，在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值超过22V、过压区达200mS时间。在同一条件下，将本实用新型技术方案的14V电压调节芯片进行测试：在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值为16.6～17.5V、过压区时间不大于120mS时间。
这将明显有益于减小抛负载电压对整流桥雪崩二极管、电压调节芯片、车辆蓄电池、车辆电脑板、仪表板、其他车载电子模块的过压危害，提高发电机及车辆运行可靠性、降低故障率。
实施例5
本实用新型实施方式还提供了一种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，如图5所示，该电路将上述图4所示电路的第二晶体管Q2的集电极改接到功率管Q3的输出端，其工作过程也与上述图4所示电路基本一致，不同之处在于过流保护起控点比图4所示电路晚些，这是因为经过Q2和D4为三极管1提供的基级电流主要来自于功率管Q3过流时的过高的饱和压降，该饱和压降在初始升高期还是低于电源电压B+的，可以根据不同导通内阻及不同饱和压降的功率管来适合选用图4或图5电路，以使设计出的产品性能趋优。
通过上述实施例4和5的阐述，可以得出：
当发电机电源正极电压低于设定值时且第三晶体管正常导通励磁时，储能延时单元储能，第二晶体管的发射极电压被拉低使阈值调整单元和第一晶体管截止；当发电机电源正极电压高于设定值时，采样单元输出电压通过基准单元驱动第一晶体管导通，使第三晶体管截止切断励磁电流，当储能延时单元的储能释放结束时使第二晶体管截止、进而使第一晶体管截止同时储能延时单元储能、第一晶体管截止还促使第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若电源正极电压低于设定值则第三晶体管进入正常饱和导通状态、若电源正极电压持续高于设定值则采样单元输出电压通过基准单元驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止切断励磁电流；当第三晶体管过流致使第三晶体管饱和压降超过阈值调整单元导通阈值电压时，第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止得到保护，当储能延时单元的储能释放结束时使第二晶体管截止、进而使第一晶体管截止同时储能延时单元储能、第一晶体管截止还促使第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则第三晶体管进入正常饱和导通状态、若持续过流则第三晶体管过高的饱和压降通过第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止继续得到保护。
第三方面，本实用新型实施方式提供了第三种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片。
实施例6、实施例7
如图6和图7所示，为第三种抛负载低过压区的三晶体过流保护型A电路电压调节芯片，其结构特点包括，第一晶体管1(Q1)、第二晶体管2(Q2)、第三晶体管3(Q3)、储能延时单元5、阈值调整单元4、电阻R1、二极管6(D6)、采样单元7、基准单元8和续流单元9，其中：
第一晶体管Q1的发射极接地，第一晶体管Q1集电极通过电阻R1连接电源正极B+，第一晶体管Q1的集电极还连接第三晶体管Q3的输入端(栅极)和储能延时单元5的输入端，第三晶体管Q3的接地端(源极)接地，第三晶体管Q3的输出端(漏极)通过二极管D6连接第二晶体管Q2的基极，第二晶体管Q2的基极还连接储能延时单元5的输出端，第二晶体管Q2的集电极连接电源正极B+(图7)或连接第三晶体管Q3的输出端F(图6)，储能延时单元5的接地端接地，第二晶体管Q2的发射极通过阈值调整单元4(稳压二极管D8)连接第一晶体管Q1的基极，第三晶体管Q3输出端(漏极或集电极)作为电压调节芯片的输出端，用于控制发电机的励磁电流；其中的储能延时单元5具有二极管D5、电阻R5和电容C5，二极管D5的负极同时连接电阻R5的一端和电容C5的一端，二极管D5的正极作为储能延时单元的输入端，电容C5的另一端作为储能延时单元的接地端，电阻R5的另一端作为储能延时单元的输出端。
采样单元7包括电阻R71、R72和电容C7，电阻R71、R72串联连接于电源正负极之间，电阻R71与电阻R72的连接节点为采样单元输出端，电阻R71另一端连接电源正极、电阻R72另一端接地，电容C7和电阻R72并联连接，采样单元7的输出端通过基准单元8的稳压二极管D8连接第一晶体管的基极，续流单元9(续流二极管D9)连接于第三晶体管Q3输出端和电源正极B+之间。
电路的工作过程是：
当B+端子电压低于设定值(Vset)且第三晶体管Q3正常导通接通励磁电流时，此时基准单元8的稳压二极管D8截止，储能延时单元5的电容C5充电储能，充电路径与前述相同，第三晶体管Q3导通，其漏极为低电位(一般场效应管饱和压降为0.1～1.0V)，通过二极管D6将第二晶体管Q2的基极电位拉低，第二晶体管Q2的发射极电压也被拉低，不足以达到阈值调整单元4内稳压二极管D4的导通阈值，使第一晶体管Q1截止，Q3饱和导通，该状态为稳态。
当第三晶体管Q3过流使第三晶体管饱和压降超过阈值调整单元的D4导通阈值电压时，第二晶体管Q2导通：
在图6中：Q2的发射极电流包含基极电流Ib2，其来源为电容C5正极→电阻R5→Q2发射结，还包含Q2集电极电流Ic2，其路径来源为功率管Q3漏极过高的饱和压降Uds→Q2集电极→Q2发射极，一般集电极电流比基极电流大许多倍，合理地选择电阻R5，可以限制三极管Q2的集电极电流不至于超出Q2的允许值，也就是依据Ic2＝βIb2，其中β为直流放大倍数。
在图7中：Q2的发射极电流包含基极电流Ib2，其来源为电容C5正极→电阻R5→Q2发射结，还包含Q2集电极电流Ic2，其路径来源为电源正极B+→Q2集电极→Q2发射极，一般集电极电流比基极电流大许多倍，合理地选择电阻R5，可以限制三极管Q2的集电极电流不至于超出Q2的允许值，也就是依据Ic2＝βIb2，其中β为直流放大倍数。
上述两图的第二晶体管Q2的发射极电流驱动第一晶体管Q1导通，其集电极输出低电位，二极管D5截止，电容C5通过电阻R5→Q2发射结→D4→Q1发射结→地进行放电，Q1导通还使第三晶体管Q3截止得到保护，当储能延时单元的C5储能释放结束时使第二晶体管Q2截止、进而使第一晶体管Q1截止同时储能延时单元5的电容C5继续储能、第一晶体管Q1恢复截止、还促使第三晶体管Q3导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管Q3试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则第三晶体管Q3进入正常饱和导通状态、若持续过流则第三晶体管Q3过高的饱和压降通过第二晶体管Q2的发射极电流驱动第一晶体管导通Q1使第三晶体管Q3截止继续得到保护。
易于理解的是，还可以在第二晶体管的集电极回路或发射极回路上串接有限流电阻，以限制晶体管的工作电流。也可以在上述实施例中的阈值调整单元上或第一晶体管的基极回路或上串接有限流电阻，以进一步限制晶体管的工作电流。
在上述电压调节过程中，若发电机输出电压超过设定值Vset，则采样单元输出端电压会通过稳压管D8令三极管Q1导通，使功率管Q3保持截止，这样不会在过压状态(即发电机输出电压已经高于设定值Vset的情况)下出现功率管导通励磁的机会，这样带来一个明显的有益效果是：发电机在抛负载的情况下，由于转子剩磁、定子自感等原因会导致发电机出现“抛负载电压”过高现象，这一抛负载电压对发电机及外围受电电路危害较大，是发电机及电压调节器行业最为关注并难以解决的技术问题，现有的很多电压调节器芯片在过压时存在“功率管导通机会”，使得原本已经过压的“抛负载电压”过压区增大，如图8的上图，即为现有的一种进口定频励磁发电机电压调节器在发电机输出电流40A时抛负载情况下，发电机输出电压波形图，其在抛负载时刻反弹电压达到VH1，过压持续时间为t3-t1。
而下图为本实用新型实施方式所提供的电压调节芯片在同一发电机上、同一输出电流40A时抛负载发电机输出电压波形图，可见在抛负载时刻反弹电压为VH2，过压持续时间为t2-t1，显然t3-t1＞t2-t1，VH1＞VH2，这是本实用新型带来的杰出有益的技术效果。这样，发电机抛负载反弹电压幅值降低、持续时间缩短，即“低过压区”，从抛负载电压峰值到衰减结束的过压部分围成的近似三角形区域称之为“过压区”，通过对很多现有进口及国产电压调节芯片实测发现，在同一电机、同一测试条件下：绝大多数芯片抛负载过压区较高，即过压峰值较高、过压时间较长，如进口某7脚14V电压调节芯片，在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值超过22V、过压区达200mS时间。在同一条件下，将本实用新型技术方案的14V电压调节芯片进行测试：在40A突降为2A(蓄电池不断开)时其抛负载过压峰值为16.6～17.5V、过压区时间不大于120mS时间。
这将明显有益于减小抛负载电压对整流桥雪崩二极管、电压调节芯片、车辆蓄电池、车辆电脑板、仪表板、其他车载电子模块的过压危害，提高发电机及车辆运行可靠性、降低故障率。
通过上述实施例6、7的阐述，可以得出：
当发电机电源正极电压低于设定值时且第三晶体管正常导通励磁时，储能延时单元储能，第二晶体管的基极电压被拉低使第二晶体管、阈值调整单元和第一晶体管均截止；当发电机电源正极电压高于设定值时，采样单元输出电压通过基准单元驱动第一晶体管导通，使第三晶体管截止切断励磁电流，当储能延时单元的储能释放结束时使第二晶体管截止、进而使第一晶体管截止同时储能延时单元储能、第一晶体管截止还促使第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若电源正极电压低于设定值则第三晶体管进入正常饱和导通状态、若电源正极电压持续高于设定值则采样单元输出电压通过基准单元驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止切断励磁电流；当第三晶体管过流致使第三晶体管饱和压降超过阈值调整单元导通阈值电压时，来自储能延时单元的输出端电压使第二晶体管产生基极电流，第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止得到保护，当储能延时单元的储能释放结束时使第二晶体管截止、进而使第一晶体管截止同时储能延时单元储能、第一晶体管截止还促使第三晶体管导通，通过电路的正反馈作用使第三晶体管试图迅速进入饱和导通状态：若过流解除则第三晶体管进入正常饱和导通状态、若持续过流则第三晶体管过高的饱和压降通过第二晶体管的发射极电流驱动第一晶体管导通使第三晶体管截止继续得到保护。
本实用新型的实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，不是对本实用新型的限制，通过等同代换及非创造性劳动所得到的其他实施例或其他组合所得到的实施例均落入本实用新型保护范围，本实用新型的保护范围由权利要求书限定。