专利名称：有短路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有短路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，一直为汽车生产部门所重视。现有的汽车发电机电压调节器主要是采用半导体器件构成开关电路，其中的功率开关管采用达林顿管或用分立器件复合成达林顿电路，也有采用场效应管作为功率开关管。采用达林顿管或达林顿电路的电子调节器，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子调节器由于场效应管的承载电流大、管子自身的压降小，在应用中不会过于发热。但由于场效率管的开启电压较大，对于通过充电指示灯提供启动电压的九管或十一管发电机，当发动机启动时，电瓶电压加在充电指示灯上，经指示灯再加在电压调节器的电源正极上，此时加在电源正极上的电压已不足1伏，电流为40mA-80mA。由于场效应管的栅极电压没有达到其开启电压(2.7-5V)，场效应管本身就不工作，所以发电机不能进入发电状态，因此，场效率管作为开关管的汽车发电机电压调节器无法普及使用。另外，现有的汽车发电机电压调节器的过压、短路保护电路是由串接在负载端的取样电阻和接在开关管输入端的三极管构成，其中的取样电阻始终处于工作状态。短路时，负载端输出大电流，使取样电阻两端电压升高，进而使三极管导通，使调节器中开关管截止，其存在的问题是采样电阻始终处于工作状态，功耗大，易将调节器烧坏。
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，提供一种结构简单、体积小、成本低、具有短路保护功能并且工作时不发热、可靠性和灵敏度高、功耗小、输出功率高、应用范围广的有短路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、接地端和接在负载端和接地端之间的场效应管，其特殊之处是在电源正极和接地端之间接有电压提升电路，所说的电压提升电路的输出端与场效应管的栅级相连接，在负载端和接地端之间接有由基极限流电阻、开关电路构成的短路保护电路，所说的开关电路的输出端接在场效应管的栅极。
根据上述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，所说的开关电路为复合电路。
根据上述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，所说的电压提升电路是由第一输出端与场效应管栅极相连接的双运算放大器、串接在电源正极和双运算放大器第一输出端之间的限流电阻及双极管、接在电源正极和双极管结点之间的限流电阻及电容、串接在双运算放大器第二输出端和接地端的电阻及电容、接在双运算放大器第二输出端和第二正输入端的电阻、接在运算放大器的电源输入端和第二正输入端的电阻、接在电源正端和接地端之间用于给双运算放大器提供电源电压的分压电阻、接在分压电阻的结点和接地端之间的压敏电阻及泄压电容构成。
根据上述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，所说的运算放大器为LM2904，以确保工作精度及在低温环境下也能正常工作。
根据上述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，在电压提升电路中双运算放大器第一输出端和接地端之间还接有分压电阻，以稳定输出电压。
根据上述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，在负载端和双运算放大器的输入端之间接有反馈电阻，以提高电压提升电路的输出电压。
根据上述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，在基极限流电阻和开关电路的输入端之间接有二极管或稳压管。
本实用新型的优点是1、采用由负载端取信号并经开关电路输出的短路电路保护电路，结构简单、体积小、本身没有发热源、灵敏度和可靠性极高，功耗小；同时，采用双运算放大器作为电压提升电路的主要器件，使得电压提升电路工作可靠性和灵敏度高，且结构简单、体积小。
2、采用场效应管作为开关管，工作时不发热，对发电机的功耗小，与达林顿管结构的汽车电压发电机调节器相比可提高发电机输出功率2～3％；工作性能可靠，采用电压提升电路，可将场效应管的栅极电压提高到其开启电压范围内，确保在九管或十一管发电机中该汽车电压调节器也能正常工作，因此适用范围广。
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B、负载端F和接地端E，在电源正极B和负载端F之间接有续流管D3，在负载端F和接地端E之间接有场效应管3(T4)，在电源正极B和地端E之间接有由电容C1和电阻R1构成的空载电压吸收电路1，以减少空载与有电瓶时的压差。在电源正极B和地端E之间接有分压电阻R2、R3和电容C2，以及电阻R4和稳压管D1。在电源正极B和接地端E之间接有电压提升电路2，所说的电压提升电路2的输出端8与场效应管T4的栅极相连接。电压提升电路2是由双运算放大器7、分压电阻R8和R9、压敏电阻Rv和泄压电容C4、接在运算放大器7第二输出端2out和地端E的电阻R5和电容C3及接在第二输出端2out和第二正输入端2IN+之间的电阻R6、接在运算放大器7的电源输入端V+和第二正输入端2IN+之间的电阻R7，以及接在电源正极B和运算放大器7的第一输出端8(lout)之间的限流电阻R10、双极管T1、限流电阻R11，接在电源正极B和双极管T1结点之间的电阻R12、电容C6，接在双极管T1输出端和接地端E之间的电容C5、接在双运算放大器7第一输出端8和接地端E之间的分压电阻R17以及接在负载端F和运算放大器7的第一负输入端1IN-之间的反馈电阻R16构成。电阻R4和稳压管D1的结点6接在运算放大器7的第一正输入端1IN+，电阻R2和R3的结点5接运算放大器7的第一负输入端1IN-，电阻R5和电容C3的结点与运算放大器7的第二负输入端2IN-相连接，电阻R4的一端接在电阻R8和R9的结点9。所说的双运算放大器7可采用LM2904，以确保工作精度及在低温下也能正常工作。在负载端F和接地端E之间接有由基极限流电阻R13、起提高热稳定性作用的二极管或稳压管D2和起减小输出电流作用的开关电路(复合电路)10(由三极管T2～T3、电阻R14～R15)构成的短路保护电路4，所说的基极限流电阻R13和二极管D2串联后接在复合电路10的输入极，所说的复合电路10的输出端接在场效应管T4的栅极。
工作时，通过电压提升电路2将加在电源输入端B上的电压(不足1V)，在很短的时间内放大到4V以上，此时电压提升电路2的输出端8输出高电位，触发场效应管T4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T4导通，发电机的输出电压立刻升高，当升高到控制值时，分压结点5的电位发生了变化，使运算放大器7的输出电压由高电位变成低电位，场效应管T4截止。由于场效应管T4截止，发电机转子断电，发电机的输出电压又开始下降，当下降至控制值时，结点5的电位又发生了变化，使运算放大器7的输出端8电位又变成高电位，场效应管T4又开始导通，发电机的输出电压又开始升高，升高至控制值时，又重复出现上述的工作状态，实现自动控制目的。
当发电机的转子线圈出现扎间短路或该调节器的电源正极B和负载端F间短路时，场效应管T4的管压降会快速升高，即负载端F与接地端E之间的电压快速升高，又使晶体管T2、T3导通，使得场效应管T4控制极变成低电位，场效应管T4立即截止，由此场效应管T4本身得到了有效的保护，进而使该调节器得到了保护，防止其被烧坏击穿。
权利要求1.一种有短路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、负载端、接地端和接在负载端和接地端之间的场效应管，其特征是在电源正极和接地端之间接有电压提升电路，所说的电压提升电路的输出端与场效应管的栅级相连接，在负载端和接地端之间接有由基极限流电阻、开关电路构成的短路保护电路，所说的开关电路的输出端接在场效应管的栅极。
2.根据权利要求1所述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是所说的开关电路为复合电路，以提高灵敏性和减小工作电流。
3.根据权利要求1或2所述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是所说的电压提升电路是由第一输出端与场效应管栅极相连接的双运算放大器、串接在电源正极和双运算放大器第一输出端之间的限流电阻及双极管、接在电源正极和双极管结点之间的限流电阻及电容、串接在双运算放大器第二输出端和接地端的电阻及电容、接在双运算放大器第二输出端和第二正输入端的电阻、接在运算放大器的电源输入端和第二正输入端的电阻、接在电源正端和接地端之间用于给双运算放大器提供电源电压的分压电阻、接在分压电阻的结点和接地端之间的压敏电阻及泄压电容构成。
4.根据权利要求3所述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是所说的运算放大器为LM2904，以确保工作精度及在低温环境下也能正常工作。
5.根据权利要求3或4所述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是在电压提升电路中双运算放大器第一输出端和接地端之间还接有分压电阻，以稳定输出电压。
6.根据权利要求3或4所述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是在负载端和双运算放大器的输入端之间接有反馈电阻，以提高电压提升电路的输出电压。
7.根据权利要求1或2所述的有短路保护功能的场效应管式汽车发电机电压调节器，其特征是在基极限流电阻和开关电路的输入端之间串接有二极管或稳压管。
专利摘要一种有短路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、负载端、接地端和接在负载端和接地端之间的场效应管，在电源正极和接地端之间接有电压提升电路，电压提升电路的输出端与场效应管的栅级相连接，在负载端和接地端之间接有由基极限流电阻、开关电路构成的短路保护电路，所说的开关电路的输出端接在场效应管的栅极，其优点是结构简单、体积小、成本低、具有过压和短路保护作用并且工作时不发热、可靠性和灵敏度高、功耗小、与达林顿管结构的汽车发电机电压调节器比输出功率可提高2～3％，应用范围极广。
文档编号H02P9/48GK2619412SQ03212389
公开日2004年6月2日 申请日期2003年4月2日 优先权日2003年4月2日
发明者赵树林 申请人:赵树林