用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，包括一比較器單元和一功率晶體管，所述比較器單元用以偵測該功率晶體管的汲極與源極電壓，并將汲極與源極的電壓差與內(nèi)部額定參考電壓作比較，輸出一指示信號；還包括一數(shù)字邏輯電路，用以接收該指示信號，其設有一短路運作重設單元與功率晶體控制單元，當指示信號為高電壓時，該功率晶體控制單元關閉功率晶體管，啟動轉子保護式，并啟動短路運作重設單元，規(guī)律偵測發(fā)電機轉子是否仍為短路狀態(tài)，當轉子為未短路時，功率晶體控制單元正常運作，短路運作重設單元為待命狀態(tài)。因此，本實用新型的轉子短路保護電路，不但具有保護轉子短路的效果，且可同時適用于不同汽車發(fā)電機工作電路。
【專利說明】用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種短路保護電路，尤其涉及一種可應用于不同汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，使得當電流不流經(jīng)轉子而產(chǎn)生短路時，可關閉功率晶體管，避免其過熱損壞，以達到保護功率晶體管的作用。
【背景技術】
[0002]汽車發(fā)電機系統(tǒng)工作電路主要由電壓調(diào)節(jié)器、發(fā)電機轉子、定子線圈、整流橋(D1-D6)、功率晶體管與電池組成。汽車發(fā)動時，由內(nèi)燃機皮帶帶動發(fā)電機運轉，同時激磁電流流入轉動中的發(fā)電機轉子而產(chǎn)生磁場，發(fā)電機的定子感應此磁場而產(chǎn)生交流電，交流電經(jīng)整流橋轉換為直流電輸出，此輸出對電池充電，提供汽車電子器件用電需求。
[0003]發(fā)電機工作電路中，發(fā)電機轉子所需的電流分別由發(fā)電機的兩個碳刷流入與流出，若這兩個碳刷因不正常情況產(chǎn)生短路時，將導致電流無法流經(jīng)轉子，這種現(xiàn)象稱為轉子短路，當轉子發(fā)生短路的情況下，會產(chǎn)生超大電流流經(jīng)功率晶體管，在很短的時間內(nèi)，功率晶體管將過熱損壞，無法再控制發(fā)電機發(fā)電輸出，亦即失去電壓調(diào)節(jié)器穩(wěn)壓功能，最后造成發(fā)電機過熱與汽車電壓失控的情形，而發(fā)電機調(diào)節(jié)器主要功能是在不同發(fā)電機轉速與不同負載下，控制發(fā)電機輸出量來穩(wěn)定輸出電壓。
[0004]請參閱圖1，為一種熟知的發(fā)電機系統(tǒng)工作電路，普遍用于日系汽車發(fā)電機，其特點在于轉子I的激磁電流由電池2的正極先經(jīng)轉子I后，再經(jīng)功率晶體管3流到電池的負極。于發(fā)電機上，轉子激磁電流則是由發(fā)電機的兩個碳刷分別流入與流出，轉子激磁電流由碳刷電池端流入，經(jīng)轉子從Field端流出。
[0005]功率晶體管3通過電壓調(diào)節(jié)器4的內(nèi)部電路控制發(fā)電機的發(fā)電輸出量，當電壓調(diào)節(jié)器4偵測到電壓值過低時，則延長功率晶體管3的導通時間，當電壓調(diào)節(jié)器4偵測到電壓值過高時，則縮短功率晶體管3的導通時間。
[0006]請參閱圖2，為圖1的轉子短路保護系統(tǒng)，包括邏輯閘B、邏輯閘C、RS觸發(fā)器，SC端偵測外接的功率晶體管的汲極(Drain)電壓，當發(fā)生轉子短路時，SC端偵測到汲極電壓達到警告保護額定值時，經(jīng)邏輯閘B與RS觸發(fā)器，由邏輯閘C輸出信號，以關閉回路輸出，從而關閉功率晶體管3，以啟動保護功率晶體管的功能。
[0007]請參閱圖3，為另一種發(fā)電機系統(tǒng)工作電路，主要用于美系汽車發(fā)電機，其特點為轉子5的激磁電流由電池6的正極先經(jīng)功率晶體管7后，再經(jīng)轉子5流到電池負極，于發(fā)電機上，轉子5的激磁電流則是由發(fā)電機的兩個碳刷分別流出，轉子5的激磁電流由碳刷的Field端流入,經(jīng)轉子5從接地端流出。
[0008]請參閱圖4，為圖3的轉子短路保護系統(tǒng)，包括CSS比較器、AND4與開關S3，當A點與B點短路時，CSS比較器會偵測到A點電壓(Source電壓)與VTssc比較達到額定區(qū)間值，則Css比較器輸出高電位，經(jīng)由AND4輸出控制信號，將S3開關切至Ipd，使GATE為低電位，功率晶體管關閉回路輸出，以啟動轉子短路保護功能。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本實用新型目的在于提供一種用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其可在轉子短路時產(chǎn)生保護作用，可關閉功率晶體管，以避免功率晶體管受損，且可同時適用于不同汽車發(fā)電機。
[0010]為了達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0011]一種用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，包括電壓調(diào)節(jié)器、整流橋、電池與一功率晶體管，還包括一比較器單元，用以偵測所述功率晶體管的汲極與源極電壓，并將汲極與源極的電壓差與內(nèi)部的額定參考電壓作比較后，輸出一指示信號，當汲極與源極的電壓差不低于該額定參考電壓時，該指示信號為啟動信號，當汲極與源極的電壓差低于該額定參考電壓時，該指示信號為關閉信號；
[0012]還包括一數(shù)字邏輯電路，用以接收該指示信號，當指示信號為啟動信號時，則關閉該功率晶體管，以啟動保護模式，當指示信號為關閉信號時，則開啟該功率晶體管，關閉保護模式。
[0013]優(yōu)選地，當汲極與源極的電壓差不低于該額定參考電壓時，轉子短路，啟動信號為高電壓，當汲極與源極的電壓差低于該額定參考電壓時，轉子不短路，關閉信號為低電壓。
[0014]優(yōu)選地，所述數(shù)字邏輯電路包括一短路運作重設單元與一功率晶體控制單元；當轉子短路未發(fā)生時，功率晶體控制單元正常工作，短路運作重設單元為待命狀態(tài)；當發(fā)生轉子短路時，啟動轉子短路保護功能，此時短路運作重設單元啟動，規(guī)律且持續(xù)偵測發(fā)電機轉子電路是否仍為短路狀態(tài)，功率晶體控制單元以轉子短路保護模式控制功率晶體管開關。
[0015]優(yōu)選地，當汲極與源極的電壓差不低于該額定參考電壓時，轉子短路，啟動信號為特定序列數(shù)字信號，當汲極與源極的電壓差低于該額定參考電壓時，轉子未短路，關閉信號為其它特定序列數(shù)字信號。
[0016]優(yōu)選地，所述啟動信號為8’bl0101010或其它由0與I組成的特定序列數(shù)字信號；所述關閉信號為8’ bOOllOOll或其它由0與I組成的其它特定序列數(shù)字信號。
[0017]優(yōu)選地，發(fā)電機的轉子激磁電流由電池的正極經(jīng)轉子后，再經(jīng)功率晶體管流到電池的負極。
[0018]優(yōu)選地，發(fā)電機的轉子激磁電流由電池正極經(jīng)功率晶體管后，再經(jīng)轉子流到電池負極。
[0019]本實用新型的轉子短路保護電路，不但具有保護轉子短路的效果，且可同時適用于不同汽車發(fā)電機工作電路。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為一種現(xiàn)有的發(fā)電機系統(tǒng)工作電路圖；
[0021]圖2為圖1的轉子短路保護電路圖；
[0022]圖3為另一種現(xiàn)有的發(fā)電機系統(tǒng)工作電路圖；
[0023]圖4為圖3的轉子短路保護電路圖；
[0024]圖5為本實用新型實施例1的轉子短路保護電路圖；
[0025]圖6為圖5電路的操作示意圖；
[0026]圖7為本實用新型實施例2的轉子短路保護電路圖；[0027]圖8為圖7電路的操作示意圖。
[0028]附圖標記說明:
[0029]比較器單元 10、40汲極 31 61
[0030]數(shù)字邏輯電路 20、50源極 32 62
[0031]功率晶體管 30、60指示信號 33 63
[0032]短路運作重設單元21、51
[0033]功率晶體控制單元22、52
【具體實施方式】
[0034]下面對照附圖并結合優(yōu)選的實施方式對本實用新型作進一步說明。
[0035]實施例1
[0036]如圖5與圖6所示，該發(fā)電機電路的轉子激磁電流由電池的正極先經(jīng)轉子后，再經(jīng)功率晶體管到電池的負極，本實施例的轉子短路保護電路，包括一比較器單元10與一數(shù)字邏輯電路20，還包括一功率晶體管30。當發(fā)電機的轉子短路時，保護所述功率晶體管30不致受高溫而損壞。
[0037]所述比較器單元10用以偵測功率晶體管30的汲極31 (Drain)與源極32 (Soure)的電壓，并將汲極31與源極32之間的電壓差與內(nèi)部的額定參考電壓作比較后，輸出一指示信號33，當所述電壓差不低于該`額定參考電壓時，指示信號33輸出一啟動信號，該啟動信號可為一高電壓或特定序列數(shù)字信號(如:8’bl0101010);當所述電壓差低于該額定參考電壓時，指示信號33輸出一關閉信號，該關閉信號可為低電壓或特定序列數(shù)字信號(如:8’ bOOllOOll)。
[0038]所述數(shù)字邏輯電路20用以接收比較器單元10輸出的指示信號33，其包括一短路運作重設單元21與功率晶體控制單元22，當指示信號33為高電壓或特定序列數(shù)字信號(如:8’bl0101010)時，功率晶體控制單元22關閉功率晶體管30，使其不導通，啟動轉子保護模式，并啟動短路運作重設單元21，規(guī)律持續(xù)地偵測發(fā)電機轉子是否仍為短路狀態(tài)，當轉子為未短路時，功率晶體控制單元22正常運作，短路運作重設單元21為待命狀態(tài)。
[0039]實施例2
[0040]如圖7和圖8所示，本實施例的發(fā)電機電路的轉子激磁電流由電池正極先經(jīng)功率晶體管60后，再經(jīng)轉子到電池負極。其包括一比較器單元40與一數(shù)字邏輯電路50，用以當發(fā)電機的轉子短路時，保護功率晶體管60不致受高溫而損壞。
[0041]所述的比較器單元40用以偵測功率晶體管60的汲極61 (Drain)與源極62 (Soure)的電壓，并將汲極61與源極62之間的電壓差與內(nèi)部的額定參考電壓作比較后，輸出一指不信號63,當所述電壓差不低于該額定參考電壓時,指不信號63輸出啟動信號，該啟動信號可為一高電壓或8’bl0101010或其它由O與I組成的特定序列數(shù)字信號；當所述電壓差低于該額定參考電壓時，指不信號63輸出一關閉信號，該關閉信號可為低電壓或8’ bOOllOOll或其它由O與I組成的其它特定序列數(shù)字信號。
[0042]所述數(shù)字邏輯電路50用以接收比較器單元40輸出的指示信號63，其包括一短路運作重設單元51與功率晶體控制單元52，當指示信號63為高電壓或特定序列數(shù)字信號(如:8’bl0101010)時，功率晶體控制單元52關閉功率晶體管60，使其不導通，啟動轉子保護模式，并啟動短路運作重設單元51，規(guī)律持續(xù)地偵測發(fā)電機轉子是否仍為短路狀態(tài)，當轉子為未短路時，功率晶體控制單元52正常運作，短路運作重設單元51為待命狀態(tài)。
[0043]本實用新型提供的轉子短路保護電路，能夠避免在轉子短路時，功率晶體管不受高溫損壞，保證發(fā)電機的正常運作，且該保護電路可適用各種不同發(fā)電機類型的工作電路。
[0044]以上內(nèi)容是結合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術領域】的技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，包括電壓調(diào)節(jié)器、整流橋、電池與一功率晶體管，其特征在于: 包括一比較器單元，用以同步偵測所述功率晶體管的汲極與源極電壓，并將汲極與源極的電壓差與內(nèi)部的額定參考電壓作比較后，輸出一指示信號，當汲極與源極的電壓差不低于該額定參考電壓時，該指示信號為啟動信號，當汲極與源極的電壓差低于該額定參考電壓時，該指示信號為關閉信號； 還包括一數(shù)字邏輯電路，用以接收該指示信號，當指示信號為啟動信號時，則關閉該功率晶體管，以啟動保護模式，當指示信號為關閉信號時，則開啟該功率晶體管，關閉保護模式。
2.如權利要求1所述的用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其特征在于:當汲極與源極的電壓差不低于該額定參考電壓時，轉子短路，啟動信號為高電壓，當汲極與源極的電壓差低于該額定參考電壓時，轉子不短路，關閉信號為低電壓。
3.如權利要求2所述的用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其特征在于:所述數(shù)字邏輯電路包括一短路運作重設單元與一功率晶體控制單元；當轉子短路未發(fā)生時，功率晶體控制單元正常工作，短路運作重設單元為待命狀態(tài)；當發(fā)生轉子短路時，啟動轉子短路保護功能，此時短路運作重設單元啟動，規(guī)律且持續(xù)偵測發(fā)電機轉子電路是否仍為短路狀態(tài)，功率晶體控制單元以轉子短路保護模式控制功率晶體管開關。
4.如權利要求1所述的用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其特征在于:當汲極與源極的電壓差不低于該額定參考電壓時，轉子短路，啟動信號為特定序列數(shù)字信號，當汲極與源極的電壓差低于該額定參考電壓時，轉子未短路，關閉信號為其它特定序列數(shù)字信號。
5.如權利要求4所述的用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其特征在于:所述啟動信號為8，bl0101010或其它由0與I組成的特定序列數(shù)字信號；所述關閉信號為8’ bOOllOOll或其它由0與I組成的其它特定序列數(shù)字信號。
6.如權利要求1所述的用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其特征在于:發(fā)電機的轉子激磁電流由電池的正極經(jīng)轉子后，再經(jīng)功率晶體管流到電池的負極。
7.如權利要求1所述的用于汽車發(fā)電機的轉子短路保護電路，其特征在于:發(fā)電機的轉子激磁電流由電池正極經(jīng)功率晶體管后，再經(jīng)轉子流到電池負極。
【文檔編號】H02H3/20GK203387157SQ201320416752
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2012年10月18日
【發(fā)明者】何昭霆, 賴致平 申請人:奕微科半導體科技股份有限公司