专利名称：有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具有过压保护、短路保护、抛负载保护功能的有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器。
背景技术：
汽车发电机电压调节器是汽车上的重要部件，经历了由直流发电机到交流发电机的过程，而交流发电机又分为六管整流发电机、九管整流发电机和十一管整流发电机，其中九管整流发电机和十一管整流发电机的用量较大，但九管和十一管整流发电机在汽车起动时调节器得到的电压还不足1V。对于调节器而言，如果功率开关管是达林顿管，在不足1V的情况下是可以正常进入导通状态，发电机可以正常发电。但采用达林顿管或达林顿电路的电压调节器，发热较高，影响产品的使用寿命和可靠性，当工作时间过长时，电子调节器就有可能烧坏。而用场效应管作开关管的电压调节器由于场效应管的承载电流大、内阻小，工作时场效应管的压降小，热性能好，是个很理想的调节器开关管。但由于场效率管的开启电压一般都在2～4V，用在九管整流发电机和十一管整流发电机中作为开关管的场效应管获得的电压不足1V，无法正常启动，因此，在汽车发电机电压调节器上还不能广泛应用场效应管。现有的汽车发电机电压调节器的过压、过流、短路和抛负载保护电路一般采用稳压管或压敏电阻接在调节器的正极和负极之间来控制起动、停机、抛负载过程中产生的瞬间高压冲击。此种控制的方法简单，但由于器件的功率受体积的限制比较小，很易击穿而失去作用。还有一种过流和短路保护电路是靠取样电阻取出压降变化的信号来控制功率管的截止，其缺点是取样电阻一直在大电流下工作，体积大，发热严重，也很不实用。此外，现有的汽车发电机电压调节器的中心控制电路种类比较多，如采用时基电路、运算放大器、比较器以及其它专用电路。但不管用哪种电路，都是与达林顿功率管配合使用，其功率小，发热严重，易损坏，特别是发电机的输出功率要求越来越大的情况下，这种结构越来越适应不了要求。
发明内容
本实用新型的目的是要解决现有技术存在的问题，提供一种具有过压、过流、短路保护功能且结构简单、体积小，起动性能好、输出功率大、可靠性高、应用范围广的有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器。
本实用新型是这样实现的它有一个电源正极、负载端、接地端，其特殊之处是在电源正极和接地端之间接有双电压比较器，所说的双电压比较器的第二输出端接有场效应管，所说的场效应管的输入端和输出端接在负载端和接地端，所说的双电压比较器的第一电压比较器及外围电路和倍压电路构成电压提升电路，电压提升电路的输出端接在场效应管的控制端，在电源正极、场效应管的控制端和接地端之间接有过压、短路和抛负载保护复合电路，所说的过压、短路和抛负载保护复合电路是由串接在电源正极和接地端之间的稳压管、限流电阻以及接地电容及输入端接在所述限流电阻和接地电容的结点的另一个稳压管以及基极接在该稳压管输出端、发射极接接地端、集电极接在场效应管的控制端的开关三极管、接在场效应管的控制端和接地端之间的第三个稳压管构成。
根据上述的有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，所说的双电压比较器为LM2903或LM193，以确保起动性能优良、工作精度高及在高低温环境下也能正常工作。
本实用新型的优点是1、采用了压降小、电流大的场效应管作功率开关管，使负载特性为14VΔ≤0.15V，28VΔ≤0.25V，饱和压降≤0.3V，工作中不发热。可以使发电机的转子电流可靠地工作在20A以下，用在6000瓦以下的发电机，功率管发热很小，可靠性极高；由于场效应管的内阻极小，使发电机转子损失的电流极小，与采用达林顿管的电压调节器相比可提高发电机的输出功率2％～8％。
2、采用电压放大性能优良、控制精度高的双电压比较器作为驱动，加上采用电压提升网络电路可以使不足1V的起动电压在瞬间提高到2V～4V，使场效应管可靠地导通，大大提高起动性能和灵敏度。
3、采用过压、短路、抛负载保护复合电路与场效应管可靠地配合，可以消除发电机上瞬时产生的任何不利因素，电压调节器的三个端子之间，即电源正极和负载端、电源正极和接地端、负载端与接地端之间可随意长时间短路而不会损坏调节器，而外短路使发电机处在失控状态时，调节器可以可靠地自我保护，大大降低调节器损坏的可能性，保证了元器件和调节器的工作可靠性。
4、结构简单、体积小，应用范围广，特别适合九管整流或十一管整流发电机整体配套使用。
图1是本实用新型的电路方框图；图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型有一个电源正极D+、负载端F和接地端E，在电源正极D+和负载端F之间接有续流二极管D3，在电源正极D+和接地端E之间接有由第二电压比较器U2及其外围电路电阻R1和R2、电阻R3和稳压管D1及电容C1构成的中心控制电路1，以及由第一电压比较器U1以及外围电路电阻R4～R7、电容C2和倍压电路构成的电压提升电路2，所说的第一电压比较器U1和第二电压比较器U2为双电压比较器，且可采用LM2903或LM193，以确保起动性能优良、工作精度高及在高低温环境下也能正常工作。所说的电阻R3和R4的连接端和接地端E之间接有起嵌位作用的嵌位管D2，所说的中心控制电路1的输出端，即双电压比较器(U1、U2)的第二输出端7接有场效应管T3，场效应管T3的输入端D接负载端F并通过续流二极管D3接电源正极D+、场效应管T3的输出端接接地端E，所说的场效应管T3和续流二极管D3组成功率开关电路4。所说的倍压电路是由接在电源正极D+和接地端E之间的限流电阻R8和电容C3、接在限流电阻R8和电容C3的结点9和场效应管T3的控制端G之间的双极管T1和电阻R10、接在双极管T1的输出端11和接地端E之间的电容C4，以及接在电源正极D+和双极管T1的公共端10之间的限流电阻R9和电容C5构成，第一电压比较器U1的输出端8与限流电阻R9和电容C5的结点6相连接，通过双极管T1以及第一电压比较器U1的输出端8输出并经电阻R9和电容C5的结点6进入的电压信号的正反馈作用，不足1V的起动电压经电压提升电路2的输出可将场效应管T3的控制端G的电位提升至2V～4V。在电源正极D+、场效应管T3的控制端G和接地端E之间接有过压、短路和抛负载保护复合电路3，所说的过压、短路和抛负载保护复合电路3是由串接在电源正极D+和接地端E之间的稳压管D4、限流电阻R11以及接地电容C6及输入端接在限流电阻R11和接地电容C6的结点的稳压管D5以及基极接在稳压管D5输出端、发射极接接地端E、集电极接在场效应管T3的控制端G的开关三极管T2、接在场效应管T3的控制端G和接地端E之间的稳压管D6构成。
使用时，在电源正极D+和负载端F之间接发电机转子线圈5。工作时，通过电压提升电路2将加在电源输入端D+上的电压(不足1V)，在很短的时间内放大到2-4V，此时电压提升电路2的输出端输出高电位，触发场效应管T3导通，该汽车发电机电压调节器进入正常工作状态。之后，由于场效应管T3导通，发电机的输出电压立刻升高，当升高到控制上限值时，分压电路中电阻R1和R2的结点的电位发生了变化，使第二电压比较器U2的输出电压由高电位变成低电位，场效应管T3截止。由于场效应管T3截止，发电机转子断电，发电机的输出电压又开始下降，当下降至控制下限值时，电阻R1和R2的结点的电位又发生了变化，使电压比较器U2的输出端7电位又变成高电位，场效应管T3又开始导通，发电机的输出电压又开始升高，升高至控制上限值时，又重复出现上述的工作状态，实现自动调节电压的目的。
当发电机起动或停机时及抛负载时或人为失控时都将产生高压脉冲，当电压超过设定值时，稳压管D4导通，稳压管D5导通，开关管T2导通，场效应管T3的控制端G变成低电位，输入输出端D、S两端立刻截止，产生的高压脉冲立即回落，进而使调节器得到了保护。当调节器的负载端F和接地端E以及电源正极D+和接地端E短路(实质上都是电压失控的过程)，场效应管T3立刻截止，调节器得到了保护。
权利要求1.一种有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，包括电源正极(D+)、负载端(F)、接地端(E)，其特征是在电源正极(D+)和接地端(E)之间接有双电压比较器(U1、U2)，所说的双电压比较器(U1、U2)的第二输出端(7)接有场效应管(T3)，所说的场效应管(T3)的输入(D)、输出端(S)接在负载端(F)和接地端(E)，所说的双电压比较器(U1、U2)的第一比较器(U1)及外围电路和倍压电路构成电压提升电路(2)，电压提升电路(2)的输出端接在场效应管(T3)的控制端(G)，在电源正极(D+)、场效应管(T3)的控制端(G)和接地端(E)之间接有过压、短路和抛负载保护复合电路(3)，所说的过压、短路和抛负载保护复合电路(3)是由串接在电源正极(D+)和接地端之间的稳压管(D4)、限流电阻(R11)以及接地电容(C6)，输入端接在限流电阻(R11)和接地电容(C6)的结点的另一个稳压管(D5)以及基极接在稳压管(D5)输出端、发射极接接地端(E)、集电极接在场效应管(T3)的控制端(G)的开关三极管(T2)、接在场效应管(T3)的控制端(G)和接地端(E)之间的第三个稳压管(D6)构成。
2.根据权利要求1所述的有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是所说的双电压比较器(U1、U2)为LM2903或LM193。
专利摘要一种有多种保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，在电源正极和接地端之间接双电压比较器，双电压比较器的第二输出端接场效应管，场应管的输入输出端接在负载端和接地端，双电压比较器的第一电压比较器及外围电路和倍压电路构成电压提升电路，在电源正极、场效应管的控制端和接地端之间接有过压、短路和抛负载保护复合电路，优点是具有过压、过流、短路保护功能，可确保调节器低电压可靠起动，负载特性为14VΔ≤0.15V，28VΔ≤0.25V，饱和压降≤0.3V，工作中不发热；调节器的三个端子之间可随意长时间短路而不会损坏调节器，保证了元器件和整个调节器的可靠性；发电机的转子电流可控制在20A以下，与采用达林顿管的电压调节器相比可提高发电机输出功率2％～8％。
文档编号H02H3/20GK2728096SQ200420070759
公开日2005年9月21日 申请日期2004年9月20日 优先权日2004年9月20日
发明者赵树林 申请人:赵树林