用于汽车发电机的转子短路保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种用于汽车发电机的转子短路保护电路，包括一比较器单元和一功率晶体管，所述比较器单元用以侦测该功率晶体管的汲极与源极电压，并将汲极与源极的电压差与内部额定参考电压作比较，输出一指示信号；还包括一数字逻辑电路，用以接收该指示信号，其设有一短路运作重设单元与功率晶体控制单元，当指示信号为高电压时，该功率晶体控制单元关闭功率晶体管，启动转子保护式，并启动短路运作重设单元，规律侦测发电机转子是否仍为短路状态，当转子为未短路时，功率晶体控制单元正常运作，短路运作重设单元为待命状态。因此，本实用新型的转子短路保护电路，不但具有保护转子短路的效果，且可同时适用于不同汽车发电机工作电路。
【专利说明】用于汽车发电机的转子短路保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种短路保护电路，尤其涉及一种可应用于不同汽车发电机的转子短路保护电路，使得当电流不流经转子而产生短路时，可关闭功率晶体管，避免其过热损坏，以达到保护功率晶体管的作用。
【背景技术】
[0002]汽车发电机系统工作电路主要由电压调节器、发电机转子、定子线圈、整流桥(D1-D6)、功率晶体管与电池组成。汽车发动时，由内燃机皮带带动发电机运转，同时激磁电流流入转动中的发电机转子而产生磁场，发电机的定子感应此磁场而产生交流电，交流电经整流桥转换为直流电输出，此输出对电池充电，提供汽车电子器件用电需求。
[0003]发电机工作电路中，发电机转子所需的电流分别由发电机的两个碳刷流入与流出，若这两个碳刷因不正常情况产生短路时，将导致电流无法流经转子，这种现象称为转子短路，当转子发生短路的情况下，会产生超大电流流经功率晶体管，在很短的时间内，功率晶体管将过热损坏，无法再控制发电机发电输出，亦即失去电压调节器稳压功能，最后造成发电机过热与汽车电压失控的情形，而发电机调节器主要功能是在不同发电机转速与不同负载下，控制发电机输出量来稳定输出电压。
[0004]请参阅图1，为一种熟知的发电机系统工作电路，普遍用于日系汽车发电机，其特点在于转子I的激磁电流由电池2的正极先经转子I后，再经功率晶体管3流到电池的负极。于发电机上，转子激磁电流则是由发电机的两个碳刷分别流入与流出，转子激磁电流由碳刷电池端流入，经转子从Field端流出。
[0005]功率晶体管3通过电压调节器4的内部电路控制发电机的发电输出量，当电压调节器4侦测到电压值过低时，则延长功率晶体管3的导通时间，当电压调节器4侦测到电压值过高时，则缩短功率晶体管3的导通时间。
[0006]请参阅图2，为图1的转子短路保护系统，包括逻辑闸B、逻辑闸C、RS触发器，SC端侦测外接的功率晶体管的汲极(Drain)电压，当发生转子短路时，SC端侦测到汲极电压达到警告保护额定值时，经逻辑闸B与RS触发器，由逻辑闸C输出信号，以关闭回路输出，从而关闭功率晶体管3，以启动保护功率晶体管的功能。
[0007]请参阅图3，为另一种发电机系统工作电路，主要用于美系汽车发电机，其特点为转子5的激磁电流由电池6的正极先经功率晶体管7后，再经转子5流到电池负极，于发电机上，转子5的激磁电流则是由发电机的两个碳刷分别流出，转子5的激磁电流由碳刷的Field端流入,经转子5从接地端流出。
[0008]请参阅图4，为图3的转子短路保护系统，包括CSS比较器、AND4与开关S3，当A点与B点短路时，CSS比较器会侦测到A点电压(Source电压)与VTssc比较达到额定区间值，则Css比较器输出高电位，经由AND4输出控制信号，将S3开关切至Ipd，使GATE为低电位，功率晶体管关闭回路输出，以启动转子短路保护功能。
【发明内容】
[0009]本实用新型目的在于提供一种用于汽车发电机的转子短路保护电路，其可在转子短路时产生保护作用，可关闭功率晶体管，以避免功率晶体管受损，且可同时适用于不同汽车发电机。
[0010]为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0011]一种用于汽车发电机的转子短路保护电路，包括电压调节器、整流桥、电池与一功率晶体管，还包括一比较器单元，用以侦测所述功率晶体管的汲极与源极电压，并将汲极与源极的电压差与内部的额定参考电压作比较后，输出一指示信号，当汲极与源极的电压差不低于该额定参考电压时，该指示信号为启动信号，当汲极与源极的电压差低于该额定参考电压时，该指示信号为关闭信号；
[0012]还包括一数字逻辑电路，用以接收该指示信号，当指示信号为启动信号时，则关闭该功率晶体管，以启动保护模式，当指示信号为关闭信号时，则开启该功率晶体管，关闭保护模式。
[0013]优选地，当汲极与源极的电压差不低于该额定参考电压时，转子短路，启动信号为高电压，当汲极与源极的电压差低于该额定参考电压时，转子不短路，关闭信号为低电压。
[0014]优选地，所述数字逻辑电路包括一短路运作重设单元与一功率晶体控制单元；当转子短路未发生时，功率晶体控制单元正常工作，短路运作重设单元为待命状态；当发生转子短路时，启动转子短路保护功能，此时短路运作重设单元启动，规律且持续侦测发电机转子电路是否仍为短路状态，功率晶体控制单元以转子短路保护模式控制功率晶体管开关。
[0015]优选地，当汲极与源极的电压差不低于该额定参考电压时，转子短路，启动信号为特定序列数字信号，当汲极与源极的电压差低于该额定参考电压时，转子未短路，关闭信号为其它特定序列数字信号。
[0016]优选地，所述启动信号为8’bl0101010或其它由0与I组成的特定序列数字信号；所述关闭信号为8’ bOOllOOll或其它由0与I组成的其它特定序列数字信号。
[0017]优选地，发电机的转子激磁电流由电池的正极经转子后，再经功率晶体管流到电池的负极。
[0018]优选地，发电机的转子激磁电流由电池正极经功率晶体管后，再经转子流到电池负极。
[0019]本实用新型的转子短路保护电路，不但具有保护转子短路的效果，且可同时适用于不同汽车发电机工作电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为一种现有的发电机系统工作电路图；
[0021]图2为图1的转子短路保护电路图；
[0022]图3为另一种现有的发电机系统工作电路图；
[0023]图4为图3的转子短路保护电路图；
[0024]图5为本实用新型实施例1的转子短路保护电路图；
[0025]图6为图5电路的操作示意图；
[0026]图7为本实用新型实施例2的转子短路保护电路图；[0027]图8为图7电路的操作示意图。
[0028]附图标记说明:
[0029]比较器单元 10、40汲极 31 61
[0030]数字逻辑电路 20、50源极 32 62
[0031]功率晶体管 30、60指示信号 33 63
[0032]短路运作重设单元21、51
[0033]功率晶体控制单元22、52
【具体实施方式】
[0034]下面对照附图并结合优选的实施方式对本实用新型作进一步说明。
[0035]实施例1
[0036]如图5与图6所示，该发电机电路的转子激磁电流由电池的正极先经转子后，再经功率晶体管到电池的负极，本实施例的转子短路保护电路，包括一比较器单元10与一数字逻辑电路20，还包括一功率晶体管30。当发电机的转子短路时，保护所述功率晶体管30不致受高温而损坏。
[0037]所述比较器单元10用以侦测功率晶体管30的汲极31 (Drain)与源极32 (Soure)的电压，并将汲极31与源极32之间的电压差与内部的额定参考电压作比较后，输出一指示信号33，当所述电压差不低于该`额定参考电压时，指示信号33输出一启动信号，该启动信号可为一高电压或特定序列数字信号(如:8’bl0101010);当所述电压差低于该额定参考电压时，指示信号33输出一关闭信号，该关闭信号可为低电压或特定序列数字信号(如:8’ bOOllOOll)。
[0038]所述数字逻辑电路20用以接收比较器单元10输出的指示信号33，其包括一短路运作重设单元21与功率晶体控制单元22，当指示信号33为高电压或特定序列数字信号(如:8’bl0101010)时，功率晶体控制单元22关闭功率晶体管30，使其不导通，启动转子保护模式，并启动短路运作重设单元21，规律持续地侦测发电机转子是否仍为短路状态，当转子为未短路时，功率晶体控制单元22正常运作，短路运作重设单元21为待命状态。
[0039]实施例2
[0040]如图7和图8所示，本实施例的发电机电路的转子激磁电流由电池正极先经功率晶体管60后，再经转子到电池负极。其包括一比较器单元40与一数字逻辑电路50，用以当发电机的转子短路时，保护功率晶体管60不致受高温而损坏。
[0041]所述的比较器单元40用以侦测功率晶体管60的汲极61 (Drain)与源极62 (Soure)的电压，并将汲极61与源极62之间的电压差与内部的额定参考电压作比较后，输出一指不信号63,当所述电压差不低于该额定参考电压时,指不信号63输出启动信号，该启动信号可为一高电压或8’bl0101010或其它由O与I组成的特定序列数字信号；当所述电压差低于该额定参考电压时，指不信号63输出一关闭信号，该关闭信号可为低电压或8’ bOOllOOll或其它由O与I组成的其它特定序列数字信号。
[0042]所述数字逻辑电路50用以接收比较器单元40输出的指示信号63，其包括一短路运作重设单元51与功率晶体控制单元52，当指示信号63为高电压或特定序列数字信号(如:8’bl0101010)时，功率晶体控制单元52关闭功率晶体管60，使其不导通，启动转子保护模式，并启动短路运作重设单元51，规律持续地侦测发电机转子是否仍为短路状态，当转子为未短路时，功率晶体控制单元52正常运作，短路运作重设单元51为待命状态。
[0043]本实用新型提供的转子短路保护电路，能够避免在转子短路时，功率晶体管不受高温损坏，保证发电机的正常运作，且该保护电路可适用各种不同发电机类型的工作电路。
[0044]以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属【技术领域】的技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种用于汽车发电机的转子短路保护电路，包括电压调节器、整流桥、电池与一功率晶体管，其特征在于: 包括一比较器单元，用以同步侦测所述功率晶体管的汲极与源极电压，并将汲极与源极的电压差与内部的额定参考电压作比较后，输出一指示信号，当汲极与源极的电压差不低于该额定参考电压时，该指示信号为启动信号，当汲极与源极的电压差低于该额定参考电压时，该指示信号为关闭信号； 还包括一数字逻辑电路，用以接收该指示信号，当指示信号为启动信号时，则关闭该功率晶体管，以启动保护模式，当指示信号为关闭信号时，则开启该功率晶体管，关闭保护模式。
2.如权利要求1所述的用于汽车发电机的转子短路保护电路，其特征在于:当汲极与源极的电压差不低于该额定参考电压时，转子短路，启动信号为高电压，当汲极与源极的电压差低于该额定参考电压时，转子不短路，关闭信号为低电压。
3.如权利要求2所述的用于汽车发电机的转子短路保护电路，其特征在于:所述数字逻辑电路包括一短路运作重设单元与一功率晶体控制单元；当转子短路未发生时，功率晶体控制单元正常工作，短路运作重设单元为待命状态；当发生转子短路时，启动转子短路保护功能，此时短路运作重设单元启动，规律且持续侦测发电机转子电路是否仍为短路状态，功率晶体控制单元以转子短路保护模式控制功率晶体管开关。
4.如权利要求1所述的用于汽车发电机的转子短路保护电路，其特征在于:当汲极与源极的电压差不低于该额定参考电压时，转子短路，启动信号为特定序列数字信号，当汲极与源极的电压差低于该额定参考电压时，转子未短路，关闭信号为其它特定序列数字信号。
5.如权利要求4所述的用于汽车发电机的转子短路保护电路，其特征在于:所述启动信号为8，bl0101010或其它由0与I组成的特定序列数字信号；所述关闭信号为8’ bOOllOOll或其它由0与I组成的其它特定序列数字信号。
6.如权利要求1所述的用于汽车发电机的转子短路保护电路，其特征在于:发电机的转子激磁电流由电池的正极经转子后，再经功率晶体管流到电池的负极。
7.如权利要求1所述的用于汽车发电机的转子短路保护电路，其特征在于:发电机的转子激磁电流由电池正极经功率晶体管后，再经转子流到电池负极。
【文档编号】H02H3/20GK203387157SQ201320416752
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月12日 优先权日:2012年10月18日
【发明者】何昭霆, 赖致平 申请人:奕微科半导体科技股份有限公司