JPH0884439A - Output power control device for vehicle alternator - Google Patents
Output power control device for vehicle alternatorInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】レギュレータの低耐圧設計と励磁電流向上の両
立が可能で、しかも、信頼性が高い車両用交流発電機の
出力電力制御装置を提供する。
【構成及び効果】レギュレータ(車両用交流発電機の出
力電力制御装置)の界磁電流制御用のスイッチングトラ
ンジスタ201がハイサイドスイッチからなるので界磁
コイルの信頼性に優れる上に、このハイサイドスイッチ
201が交流発電機1から直接、給電されるので、配線
抵抗による電圧降下なしに発電電圧を界磁コイルに印加
でき、界磁電流の増大により出力を増加することができ
る。レギュレータの制御回路部7はイグニッションスイ
ッチ4及び電源端子IGを通じてバッテリ6から給電さ
れるので、ロードダンプが発生した場合にこの制御回路
部7に印加される高電圧が小さくなる。 制御回路部7
から出力される制御信号をハイサイドスイッチ201に
伝達する前置回路段のトランジスタ203が交流発電機
1から給電されるので、ハイサイドスイッチ201を安
定に駆動することができる。
(57) [Abstract] [Purpose] To provide a highly reliable output power control device for a vehicle alternator, which can achieve both low withstand voltage design of a regulator and improvement of exciting current. [Structure and effect] Since the switching transistor 201 for controlling the field current of the regulator (the output power control device for the vehicle alternator) is composed of a high-side switch, the field coil is excellent in reliability and the high-side switch. Since 201 is directly fed with power from the AC generator 1, the generated voltage can be applied to the field coil without a voltage drop due to wiring resistance, and the output can be increased by increasing the field current. Since the control circuit section 7 of the regulator is supplied with power from the battery 6 through the ignition switch 4 and the power supply terminal IG, when a load dump occurs, the high voltage applied to the control circuit section 7 becomes small. Control circuit section 7
Since the transistor 203 in the front circuit stage that transmits the control signal output from the high side switch 201 is fed from the AC generator 1, the high side switch 201 can be stably driven.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は車両用交流発電機の出力
電力制御装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an output power control device for a vehicle alternator.
【0002】[0002]
【従来技術】界磁電流を断続するスイッチングトランジ
スタとして、PNPトランジスタからなるハイサイドス
イッチを用いたハイサイドレギュレータが提案されてい
る。例えば、特開昭55−10831号公報及び実開昭
54−178041号公報は、出力電力制御装置(以
下、レギュレータともいう)の電源端子がイグニッショ
ンスイッチをバッテリから給電される給電方式(以下、
IG励磁方式という)のレギュレータにおいて、スイッ
チングトランジスタをPNPバイポーラトランジスタか
らなるハイサイドスイッチで構成することを開示する。2. Description of the Related Art A high-side regulator using a high-side switch made up of a PNP transistor has been proposed as a switching transistor for connecting and disconnecting a field current. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 55-10831 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 54-178041 disclose a power supply method in which a power supply terminal of an output power control device (hereinafter, also referred to as a regulator) feeds an ignition switch from a battery (hereinafter, referred to as a power supply system).
In the regulator of the IG excitation type), it is disclosed that the switching transistor is composed of a high side switch composed of a PNP bipolar transistor.
【0003】図3に、PNPバイポーラトランジスタ8
01をスイッチングトランジスタとして用いるIG励磁
ハイサイドスイッチ式レギュレータ8の一例を示す。一
方、特公昭39−1626号公報、実開昭54−124
139号公報及び特開昭57−145541号公報は、
レギュレータの電源端子が交流発電機の直流出力端から
給電される給電方式(以下、B直接励磁方式という)の
レギュレータにおいて、スイッチングトランジスタをP
NPバイポーラトランジスタからなるハイサイドスイッ
チで構成することを開示する。FIG. 3 shows a PNP bipolar transistor 8
An example of the IG excitation high side switch type regulator 8 using 01 as a switching transistor is shown. On the other hand, Japanese Patent Publication No. 39-1626 and Japanese Utility Model Publication No. 54-124.
139 and JP-A-57-145541,
In the regulator of the power feeding system (hereinafter, referred to as B direct excitation system) in which the power supply terminal of the regulator is fed from the DC output terminal of the AC generator, the switching transistor is set to P
Disclosed is a high-side switch including an NP bipolar transistor.
【0004】図4に、PNPバイポーラトランジスタ9
01をスイッチングトランジスタとして用いるB直接励
磁ハイサイドスイッチ式レギュレータ9の一例を示す。
上記PNPバイポーラトランジスタを用いたハイサイド
スイッチは、励磁コイルの一端をアースでき、その他端
をこのハイサイドスイッチで給電ラインから遮断できる
ので、信頼性が高いという優れた利点を有している。FIG. 4 shows a PNP bipolar transistor 9
An example of the B direct excitation high side switch type regulator 9 using 01 as a switching transistor is shown.
The high-side switch using the PNP bipolar transistor has an excellent reliability because one end of the exciting coil can be grounded and the other end can be cut off from the power supply line by this high-side switch.
【0005】上記IG励磁ハイサイドスイッチ式レギュ
レータは、バッテリが給電ラインから外れて、ステータ
コイルから給電ラインに発電エネルギが放出される事故
(以下、ロードダンプという)が発生した場合でも、車
両電気負荷(イグニッション負荷などの車両常用の電気
負荷)が給電ラインに放出された発電エネルギを吸収す
るので、給電ラインの電圧は無負荷飽和電圧の様な高電
圧となることが無く、そのために、レギュレータをそれ
ほど高耐圧設計とする必要が無いという利点を有する。The above-mentioned IG excitation high-side switch type regulator has a vehicle electric load even when an accident (hereinafter referred to as a load dump) occurs in which the battery is disconnected from the power supply line and the generated energy is released from the stator coil to the power supply line. Since the (electrical load that is normally used in the vehicle such as an ignition load) absorbs the generated energy released to the power supply line, the voltage of the power supply line does not become a high voltage such as a no-load saturation voltage. It has the advantage that it does not need to be designed to have such a high breakdown voltage.
【0006】上記B直接励磁ハイサイドスイッチ式レギ
ュレータは、上記IG励磁ハイサイドスイッチ式レギュ
レータに比較して、レギュレータ(通常、交流発電機近
傍に配置される)の電源電圧として交流発電機の発電電
圧を直接用いる分、電圧が高くなると同時に、配線抵抗
による電圧降下を低減することができ、界磁電流を増強
することができるという利点を有している。Compared to the IG excitation high side switch type regulator, the B direct excitation high side switch type regulator has a power generation voltage of the AC generator as a power source voltage of the regulator (usually arranged in the vicinity of the AC generator). Since the voltage is directly used, the voltage increases, and at the same time, the voltage drop due to the wiring resistance can be reduced, and the field current can be enhanced.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たIG励磁ハイサイドスイッチ式レギュレータでは、B
直接励磁方式とは逆に、レギュレータに給電される電源
電圧が各種ロスにより低下し、その分、励磁電流ひいて
は発電電流が低下してしまうという欠点を有している。However, in the above-mentioned IG excitation high side switch type regulator, B
Contrary to the direct excitation method, there is a drawback in that the power supply voltage supplied to the regulator is reduced due to various losses, and the excitation current and thus the generated current are reduced accordingly.
【0008】逆に、B直接励磁ハイサイドスイッチ式レ
ギュレータでは、IG励磁方式とは逆に、レギュレータ
が発電機から直接給電されるので、給電ラインが交流発
電機の直流出力端から外れて、ロードダンプが発生した
場合、レギュレータに無負荷飽和電圧が印加されてしま
うという問題があり、このためにレギュレータ全体をを
高耐圧設計とせなばならないという問題があった。On the contrary, in the B direct excitation high side switch type regulator, the regulator is directly fed with power from the generator, which is contrary to the IG excitation system, so that the power feed line is disconnected from the DC output end of the AC generator and the load is applied. When a dump occurs, there is a problem that a no-load saturation voltage is applied to the regulator, and therefore, there is a problem that the entire regulator must be designed to have a high breakdown voltage.
【0009】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、レギュレータの低耐圧設計と励磁電流向上の両立
が可能で、しかも、信頼性が高い車両用交流発電機の出
力電力制御装置を提供することを、その目的としてい
る。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a highly reliable output power control device for an alternator for a vehicle, which can achieve both a low withstand voltage design of a regulator and an improvement in exciting current. The purpose is to do.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の車両用交流発電
機の出力電力制御装置の第1の構成は、高位端が車両用
交流発電機の直流出力端に接続されるPNPバイポーラ
トランジスタ又はPMOSトランジスタからなるハイサ
イドスイッチにより構成されて前記交流発電機の界磁巻
線への通電電流を断続制御するスイッチングトランジス
タと、前記車両用交流発電機の直流出力端から給電され
て前記スイッチングトランジスタを制御する前置回路段
と、イグニッションスイッチを通じて給電されて前記前
置回路段のトランジスタを断続制御する電圧制御回路部
とを備えることを特徴としている。The first configuration of the output power control apparatus for a vehicle AC generator of the present invention is a PNP bipolar transistor or PMOS whose high end is connected to the DC output terminal of the vehicle AC generator. A switching transistor, which is composed of a high-side switch composed of a transistor and intermittently controls a current passing through a field winding of the AC generator, and a switching transistor which is supplied with power from a DC output end of the vehicle AC generator. And a voltage control circuit section that is supplied with power through an ignition switch to intermittently control a transistor of the front circuit stage.
【0011】本発明の第2の構成は、上記第1の構成に
おいて更に、前記電圧制御回路部を構成する各トランジ
スタの耐圧が、前記ハイサイドスイッチ及び前記前置回
路段のトランジスタの耐圧より小さく設定されることを
特徴としている。本発明の第3の構成は、上記第1の構
成において更に、前記前置回路段のトランジスタの耐圧
は、前記スイッチングトランジスタの耐圧と同等かより
大きく設定されることを特徴としている。According to a second structure of the present invention, in addition to the first structure, the withstand voltage of each transistor constituting the voltage control circuit section is smaller than the withstand voltage of the high side switch and the transistor of the front circuit stage. It is characterized by being set. A third configuration of the present invention is further characterized in that, in the first configuration, the breakdown voltage of the transistor of the front circuit stage is set to be equal to or larger than the breakdown voltage of the switching transistor.
【0012】[0012]
【作用及び発明の効果】本発明の第1の構成によれば、
レギュレータ(車両用交流発電機の出力電力制御装置)
の界磁電流制御用のスイッチングトランジスタがハイサ
イドスイッチからなるので界磁コイルの信頼性に優れる
上に、このハイサイドスイッチが交流発電機から直接、
給電されるので、配線抵抗による電圧降下なしに発電電
圧を界磁コイルに印加でき、界磁電流の増大により出力
を増加することができる。一方、このハイサイドスイッ
チを断続する制御信号を創成するレギュレータの電圧制
御回路部は、交流発電機の直流出力端から離れたイグニ
ッションスイッチを通じて給電されるので、万が一、バ
ッテリが給電ラインから外れてロードダンプが発生した
場合にこの電圧制御回路部に印加される高電圧(以下、
ロードダンプ電圧という)が小さく、そのために、電圧
制御回路部の各素子を低耐圧設計とすることができるの
で高集積化が可能となり、回路コストを低減することが
できる。According to the first structure of the present invention,
Regulator (output power control device for vehicle alternator)
Since the switching transistor for controlling the field current of is composed of a high-side switch, the field coil has excellent reliability, and this high-side switch is directly connected from the alternator.
Since power is supplied, the generated voltage can be applied to the field coil without a voltage drop due to wiring resistance, and the output can be increased by increasing the field current. On the other hand, the voltage control circuit part of the regulator that creates the control signal that connects and disconnects the high side switch is powered through the ignition switch that is far from the DC output end of the AC generator, so by any chance the battery may be disconnected from the power supply line and loaded. High voltage applied to this voltage control circuit when a dump occurs (hereinafter,
Since the load dump voltage) is small and each element of the voltage control circuit unit can be designed to have a low withstand voltage, high integration can be achieved and the circuit cost can be reduced.
【0013】更に、電圧制御回路部から出力される制御
信号をハイサイドスイッチ(スイッチングトランジス
タ)に伝達する前置回路段がハイサイドスイッチと同様
に、交流発電機から給電されるので、エミッタ接地のP
NPバイポーラトランジスタ又はソース接地のPMOS
トランジスタからなるスイッチングトランジスタを安定
に駆動することができる。すなわち、前置回路段にイグ
ニッションスイッチを通じて給電する場合において、前
置回路段の電源電圧がイグニッションスイッチを通じて
の給電によりハイサイドスイッチのエミッタまたはソー
スに印加される発電電圧より低いと、ハイサイドスイッ
チのベース又はゲ−トがエミッタ又はソースより充分に
低くなって、ハイサイドスイッチが常時オンしてしまう
可能性が生じてしまう。Further, the front circuit stage for transmitting the control signal output from the voltage control circuit section to the high side switch (switching transistor) is fed from the AC generator like the high side switch, so that the emitter is grounded. P
NP bipolar transistor or source grounded PMOS
A switching transistor including a transistor can be stably driven. That is, when power is supplied to the front circuit stage through the ignition switch, if the power supply voltage of the front circuit stage is lower than the power generation voltage applied to the emitter or source of the high side switch by the power supply through the ignition switch, There is a possibility that the base or gate becomes sufficiently lower than the emitter or source, and the high side switch is constantly turned on.
【0014】したがって、この第1の構成によれば、レ
ギュレータの大部分を高信頼かつ低耐圧設計とすること
ができるにもかかわらず、発電機の出力向上を実現する
ことができるという優れた効果を奏することができる。
本発明の第2の構成によれば、電圧制御回路部の各トラ
ンジスタをハイサイドスイッチ及び前置回路段のトラン
ジスタの耐圧より小さく設定するので、制御回路部の製
造が容易となり、高集積化及び低コスト化を実現するこ
とができる。Therefore, according to the first configuration, although the most of the regulator can be designed with high reliability and low withstand voltage, the excellent output of the generator can be realized. Can be played.
According to the second configuration of the present invention, since each transistor of the voltage control circuit unit is set to be smaller than the withstand voltage of the high side switch and the transistor of the front circuit stage, the control circuit unit can be easily manufactured, and high integration and Cost reduction can be realized.
【0015】本発明の第3の構成によれば、上記第1の
構成において更に、前置回路段のトランジスタの耐圧を
スイッチングトランジスタの耐圧と同等かより大きく設
定するので、ロードダダンプ印加時のスイッチングトラ
ンジスタの破壊を防止することができる。According to the third configuration of the present invention, in the above first configuration, the breakdown voltage of the transistor in the front circuit stage is set to be equal to or larger than the breakdown voltage of the switching transistor. Can be prevented from being destroyed.
【0016】[0016]
【実施例】以下、本発明の車両用交流発電機の出力電力
制御装置の一実施例を図1を参照して説明する。1は、
車両用交流発電機で、電機子巻線101〜103、界磁
巻線104、及び交流出力を全波整流して直流出力に変
換する為のダイオ−ド105〜110より構成される。
2は車両用交流発電機の出力電圧を所定電圧に制御する
為の電圧制御装置である。3は充電線、4はイグニッシ
ョンスイッチ、51、52はヒューズ、6はバッテリで
ある。Bは発電機出力端子、Fは界磁端子、Eはアース
端子、IGは電源端子である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the output power control apparatus for a vehicle AC generator according to the present invention will be described below with reference to FIG. 1 is
The vehicle AC generator includes armature windings 101 to 103, a field winding 104, and diodes 105 to 110 for full-wave rectifying an AC output to convert it into a DC output.
Reference numeral 2 is a voltage control device for controlling the output voltage of the vehicle alternator to a predetermined voltage. 3 is a charging line, 4 is an ignition switch, 51 and 52 are fuses, and 6 is a battery. B is a generator output terminal, F is a field terminal, E is a ground terminal, and IG is a power terminal.
【0017】充電線3は発電機出力端子Bとバッテリ6
の間を接続し、バッテリ充電電流や車両電気負荷(図示
なし)への負荷電流を供給する為、比較的電流容量の大
きい線径(例えば5mm2 )のものを使用する。イグニ
ッションスイッチ4及びヒューズ51は直列接続されか
つ、バッテリ6と電源端子IGとの間を接続している。
車両用交流発電機1の界磁巻線104の一端は界磁端子
Fに接続され、他端はアース端子Eに接続され、イグニ
ッションスイッチ4がOFFで電圧制御装置2が作動し
ていない状態で、界磁巻線104がアース電位即ち0V
となる様に構成されている。The charging line 3 is a generator output terminal B and a battery 6
In order to supply a battery charging current and a load current to a vehicle electric load (not shown), a wire having a relatively large current capacity (for example, 5 mm 2 ) is used. The ignition switch 4 and the fuse 51 are connected in series and connect between the battery 6 and the power supply terminal IG.
One end of the field winding 104 of the vehicle alternator 1 is connected to the field terminal F, the other end is connected to the ground terminal E, and the ignition switch 4 is OFF and the voltage control device 2 is not operating. , The field winding 104 is at ground potential, that is, 0V
It is configured to be
【0018】以下は電圧制御装置2の構成部品である。
201は界磁電流制御トランジスタ(本発明でいうスイ
ッチングトランジスタ)であって、車両用交流発電機1
の発電機出力端子Bと界磁端子Fとの間に接続されてお
り、界磁巻線104に流れる界磁電流を断続制御するこ
とにより発電機出力電圧を所定値に保つ。なお、界磁電
流制御トランジスタ201は、PNP型トランジスタか
又はPチャンネル型電界効果トランジスタである。20
2は界磁電流還流ダイオ−ドで界磁巻線104に並列接
続されている。The following are components of the voltage control device 2.
Reference numeral 201 denotes a field current control transistor (a switching transistor in the present invention), which is the vehicle AC generator 1
Is connected between the generator output terminal B and the field terminal F, and the generator output voltage is maintained at a predetermined value by intermittently controlling the field current flowing through the field winding 104. The field current control transistor 201 is a PNP type transistor or a P channel type field effect transistor. 20
A field current return diode 2 is connected in parallel to the field winding 104.
【0019】203は界磁電流制御トランジスタ201
のベース電流を断続制御するベース駆動トランジスタで
あって、抵抗210、204とともに本発明でいう前置
回路段を構成している。また、ベース駆動トランジスタ
203の耐圧は、界磁電流制御トランジスタ201の耐
圧と同等か高いトランジスタを選定してある。204は
ベース抵抗で、界磁電流制御トランジスタ201のベー
スとベース駆動トランジスタ203のコレクタ間に接続
されている。上記の様な2段増幅の構成で、界磁電流の
断続制御をしている為、界磁電流制御トランジスタ20
1はダーリントン接続のトランジスタである必要はな
く、シングルトランジスタを用いた方がON電圧の低減
が図れ、界磁巻線104に流れる界磁電流を増加させる
効果すなわち高励磁化のメリットがある。203 is a field current control transistor 201.
Is a base driving transistor for intermittently controlling the base current of, and constitutes the pre-circuit stage in the present invention together with the resistors 210 and 204. The breakdown voltage of the base drive transistor 203 is equal to or higher than the breakdown voltage of the field current control transistor 201. Reference numeral 204 denotes a base resistor, which is connected between the base of the field current control transistor 201 and the collector of the base drive transistor 203. Since the field current is intermittently controlled by the two-stage amplification configuration as described above, the field current control transistor 20
No. 1 does not have to be a Darlington connection transistor, and using a single transistor has the effect of reducing the ON voltage and the effect of increasing the field current flowing in the field winding 104, that is, the advantage of highly excited magnetization.
【0020】すなわち、本実施例では、エミッタ接地の
PNPバイポーラトランジスタからなる界磁電流制御ト
ランジスタ201の制御を、単体かつ高耐圧のエミッタ
接地のNPNバイポーラトランジスタを有するインバー
タ回路構成の前置回路段で構成しているので、トランジ
スタ201はダーリントン接続タイプとする必要はな
い。That is, in this embodiment, the field current control transistor 201 composed of the grounded emitter PNP bipolar transistor is controlled by the front circuit stage of the inverter circuit configuration having a single and high breakdown voltage grounded NPN bipolar transistor. Since it is configured, the transistor 201 need not be of the Darlington connection type.
【0021】205、206はトランジスタ、210〜
216は抵抗、220〜223はツェナダイオード、2
30は比較器である。7は電圧制御回路部で、電圧制御
装置2のうちで、界磁電流制御トランジスタ201、界
磁電流還流ダイオード202、ベース駆動トランジスタ
203、ベース抵抗204及び抵抗210、212、2
16を除いた素子から成り、かつ、界磁電流制御トラン
ジスタ201に比べて比較的低耐圧のトランジスタ20
5、206を含む集積回路で構成されている。Reference numerals 205 and 206 denote transistors 210 to 210.
216 is a resistor, 220 to 223 are Zener diodes, 2
30 is a comparator. Reference numeral 7 denotes a voltage control circuit unit, which is included in the voltage control device 2 and includes a field current control transistor 201, a field current return diode 202, a base drive transistor 203, a base resistor 204, and resistors 210, 212, and 2.
A transistor 20 including elements other than 16 and having a relatively low breakdown voltage as compared with the field current control transistor 201.
It is composed of an integrated circuit including 5, 206.
【0022】ツェナダイオード(正確には定電圧ダイオ
ード)220〜223はトランジスタのコレクタ・ベー
ス間をそれぞれショートしたものであって、ツェナ電圧
は通常5〜7V程度である。ツェナダイオード220〜
222はトランジスタ205のコレクタとアース端子E
との間に直列に接続され、又、ツェナダイオード223
は抵抗216を通じて電源端子IGから給電される内部
電源ラインHLとアース端子Eとの間に接続され、内部
電源ラインHLの定電圧化を行う。比較器230は非反
転入力(+)端子、反転入力(−)端子、+電源端子、
−電源端子及び出力端子を有し、非反転入力(+)端子
が反転入力(−)端子を上回った時にHi信号を出力端
子より出力する。+電源端子は定電圧化された内部電源
ラインHLに、−電源端子はアース端子Eに接続されて
いる。抵抗210及び211はそれぞれ界磁電流制御ト
ランジスタ201及びベース駆動トランジスタ203の
ベース・エミッタ間に接続されたリーク補償抵抗であ
る。抵抗212はベース駆動トランジスタ203のベー
ス抵抗、抵抗213はトランジスタ205のベース抵
抗、抵抗214、215は発電機出力端子Bの電圧を分
圧して比較器230の非反転入力(+)端子に入力する
為の分圧抵抗であり、そして抵抗216は、ツェナダイ
オード221によってクランプされる内部電源ラインH
Lと電源端子IGとの間に接続された負荷抵抗である。Zener diodes (to be exact, constant voltage diodes) 220 to 223 are short-circuited between the collector and base of the transistor, and the zener voltage is usually about 5 to 7V. Zener diode 220-
222 is the collector of the transistor 205 and the ground terminal E
And a zener diode 223 connected in series between
Is connected between the internal power supply line HL supplied from the power supply terminal IG through the resistor 216 and the ground terminal E to make the internal power supply line HL a constant voltage. The comparator 230 has a non-inverting input (+) terminal, an inverting input (-) terminal, a + power supply terminal,
It has a power supply terminal and an output terminal, and outputs a Hi signal from the output terminal when the non-inverting input (+) terminal exceeds the inverting input (-) terminal. The + power supply terminal is connected to a constant voltage internal power supply line HL, and the − power supply terminal is connected to a ground terminal E. The resistors 210 and 211 are leak compensation resistors connected between the base and emitter of the field current control transistor 201 and the base drive transistor 203, respectively. The resistor 212 is the base resistor of the base driving transistor 203, the resistor 213 is the base resistor of the transistor 205, and the resistors 214 and 215 divide the voltage of the generator output terminal B and input it to the non-inverting input (+) terminal of the comparator 230. And a resistor 216 is a voltage dividing resistor for the internal power supply line H clamped by the Zener diode 221.
It is a load resistance connected between L and the power supply terminal IG.
【0023】上記構成の電圧制御装置の動作を以下に説
明する。 以下、車両用交流発電機1が発電してバッテ
リ6を充電するともに車両電気負荷(図示せず)に電流
を供給する最中に、充電線3が外れた場合を想定する。
この時、充電線3の外れた位置が、発電機出力端子Bと
すると、外れる直前までバッテリ6と車両電気負荷に供
給していた電流は0Aとなる一方、界磁巻線104に流
れていた界磁電流は即時に0Aとはならずに、発電機出
力端子Bには、発電メカニズムにより、過渡的高電圧で
ある無負荷飽和電圧が発生する。The operation of the voltage controller having the above structure will be described below. Hereinafter, it is assumed that the charging line 3 is disconnected while the vehicle alternator 1 generates power to charge the battery 6 and supplies current to the vehicle electric load (not shown).
At this time, if the position where the charging line 3 is deviated is the generator output terminal B, the current supplied to the battery 6 and the electric load of the vehicle until just before deviating is 0 A, while flowing in the field winding 104. The field current does not immediately become 0 A, and a transient high voltage, a no-load saturation voltage, is generated at the generator output terminal B due to the power generation mechanism.
【0024】図2に示す如く、出力電圧制御装置2は発
電機出力端子Bの電圧の急上昇に伴い、比較器230の
Hiレベル出力動作により界磁電流制御トランジスタ2
01を遮断するように動作するので、トランジスタ20
1は上記無負荷飽和電圧が発生すると同時にOFFし、
界磁電流は界磁電流還流ダイオ−ドを還流しながら徐々
に減衰し、それにより無負荷飽和電圧も充電線3外れ直
後のVBPをピークに徐々に減少する。As shown in FIG. 2, the output voltage control device 2 controls the field current control transistor 2 by the Hi level output operation of the comparator 230 as the voltage at the generator output terminal B rapidly increases.
Since it operates so as to shut off 01,
1 turns off at the same time when the above no-load saturation voltage occurs,
The field current is gradually attenuated while flowing through the field current return diode, so that the no-load saturation voltage is also gradually reduced to a peak V BP immediately after the charging line 3 is disconnected.
【0025】以上がロードダンプ発生のメカニズムであ
るが、界磁電流制御トランジスタ201はロードダンプ
発生中にOFF状態である必要があり、また、ブレーク
ダウンしないことが望ましい。ブレークダウンした場合
は、界磁電流が減衰せずに正帰還により、いずれ破壊に
至る可能性がある。この実施例では、さらに界磁電流制
御トランジスタ201のベース電流を駆動するベース駆
動トランジスタ203の耐圧の設定に関して次の様に行
うものである。すなわち、ベース駆動トランジスタ20
3は、界磁電流制御トランジスタ201をOFFさせる
為には、OFFでかつブレークダウンしない事が必要で
ある。従ってロードダンプが発生している間、ベース駆
動トランジスタ203は最大電圧VBPでブレークダウン
しない耐圧とされている。The above is the mechanism for generating the load dump, but the field current control transistor 201 needs to be in the OFF state during the generation of the load dump, and it is desirable not to break down. In the case of breakdown, the field current may not be attenuated but may be eventually destroyed by the positive feedback. In this embodiment, the setting of the withstand voltage of the base drive transistor 203 that drives the base current of the field current control transistor 201 is performed as follows. That is, the base drive transistor 20
In No. 3, in order to turn off the field current control transistor 201, it is necessary to be OFF and not break down. Therefore, the base drive transistor 203 has a withstand voltage that does not break down at the maximum voltage V BP while the load dump occurs.
【0026】ここで、最大電圧VBPでトランジスタがブ
レークダウンしない為のトランジスタ耐圧とロードダン
プピーク電圧VBPの関係は、まず界磁電流制御トランジ
スタ201の耐圧については、Here, regarding the relationship between the transistor breakdown voltage and the load dump peak voltage V BP so that the transistor does not break down at the maximum voltage V BP , the breakdown voltage of the field current control transistor 201 is as follows.
【0027】[0027]
【数1】VBP+VF (202)<界磁電流制御トランジ
スタ201の耐圧となる。ただし、VF (202)は界
磁電流還流ダイオ−ド202の順方向電圧である。ま
た、ベース駆動トランジスタ203の耐圧については、## EQU1 ## V BP + V F (202) <the breakdown voltage of the field current control transistor 201. However, V F (202) is the forward voltage of the field current return diode 202. Regarding the withstand voltage of the base drive transistor 203,
【0028】[0028]
【数2】VBP−VBE(201)<ベース駆動トランジス
タ203の耐圧となる。ただし、VBE(201)は界磁
電流制御トランジスタ201のベース・エミッタ間電圧
である。この時、VF (202)、VBE(201)は1
V程度で最大電圧VBPに対し充分小さいので無視する
と、[Formula 2] V BP −V BE (201) <the withstand voltage of the base drive transistor 203. However, V BE (201) is the base-emitter voltage of the field current control transistor 201. At this time, V F (202) and V BE (201) are 1
Since it is about V and sufficiently smaller than the maximum voltage V BP ,
【0029】[0029]
【数3】 VBP<界磁電流制御トランジスタ201の耐圧 VBP≦ベース駆動トランジスタ203の耐圧 となる。即ち、最大電圧VBPで界磁電流制御トランジス
タ201がONもブレークダウンもしない為の条件とな
る。次に界磁電流制御トランジスタ201の耐圧とベー
ス駆動トランジスタ203の耐圧の大小関係について考
える。界磁電流制御トランジスタ201及びベース駆動
トランジスタ203の耐圧は少なくとも同等に設定すれ
ば問題ないが、望ましくは、ベース駆動トランジスタ2
03がブレークダウンすることで界磁電流制御トランジ
スタ201がONするよりは、界磁電流制御トランジス
タ201自身がブレークダウンする方が駆動する界磁電
流が少ない。従って界磁電流制御トランジスタ201の
耐圧よりベース駆動トランジスタ203の耐圧を大きく
設定するのがより好ましい。一例として、ロードダンプ
ピーク電圧VBPを150V程度とすると、界磁電流制御
トランジスタ201の耐圧は製造ばらつきを考慮して2
00V程度に設定し、さらにベース駆動トランジスタ2
03の耐圧も200V程度、好ましくは250V程度に
設定するのが好適である。## EQU00003 ## V BP <breakdown voltage of field current control transistor 201 V BP ≤ breakdown voltage of base drive transistor 203 That is, the condition is that the field current control transistor 201 is neither turned on nor broken down at the maximum voltage V BP . Next, the magnitude relationship between the breakdown voltage of the field current control transistor 201 and the breakdown voltage of the base drive transistor 203 will be considered. There is no problem if the breakdown voltages of the field current control transistor 201 and the base drive transistor 203 are set to be at least equal, but preferably the base drive transistor 2
The breakdown current of the field current control transistor 201 itself is smaller than that of the field current control transistor 201 which is turned on by the breakdown of 03. Therefore, it is more preferable to set the withstand voltage of the base drive transistor 203 larger than the withstand voltage of the field current control transistor 201. As an example, when the load dump peak voltage V BP is about 150 V, the breakdown voltage of the field current control transistor 201 is 2 in consideration of manufacturing variations.
Set to about 00V, and further base drive transistor 2
The breakdown voltage of 03 is also set to about 200V, preferably about 250V.
【0030】一方、電流制御回路部7は低耐圧の集積回
路で構成されている為、前述のベース駆動トランジスタ
203を集積回路で構成する事は困難である。なぜな
ら、通常は集積回路は高集積化を第1目的として低耐圧
となっているので、耐圧増大を図るとすると、集積度の
低下及び製造プロセスの大幅な変更が必要となる。すな
わち、ベース駆動トランジスタ203は単体の高耐圧ト
ランジスタとして、集積化素子からは分離独立させるの
が、全体として好ましい。On the other hand, since the current control circuit section 7 is formed of an integrated circuit having a low breakdown voltage, it is difficult to form the above-mentioned base drive transistor 203 by an integrated circuit. This is because an integrated circuit usually has a low breakdown voltage for the purpose of high integration, so if the breakdown voltage is to be increased, it is necessary to reduce the degree of integration and drastically change the manufacturing process. That is, it is preferable as a whole that the base driving transistor 203 is a single high breakdown voltage transistor and is separated and independent from the integrated element.
【0031】また、界磁電流制御トランジスタ201が
PNP型のシングルトランジスタの場合、そのベース電
流は100mAを超えてしまうことも、ベース駆動トラ
ンジスタ203を単体化する理由の一つである。次にロ
ードダンプ発生時の電圧制御回路部7の作動について説
明する。発電機出力端子Bの電圧を所定値に保つ為に発
電機出力端子B電圧を分圧抵抗214、215による分
圧点電位と基準電圧Vrとを比較する比較器230は、
ロードダンプ発生により分圧点電位が基準電圧Vrを上
回ったことを検出して、Hi信号をトランジスタ206
のベースに入力し、ONさせる。これによりトランジス
タ205、ベース駆動トランジスタ203及び界磁電流
制御トランジスタ201をオフさせる。Further, when the field current control transistor 201 is a PNP type single transistor, the base current thereof exceeds 100 mA, which is one of the reasons why the base drive transistor 203 is made into a single unit. Next, the operation of the voltage control circuit unit 7 when a load dump occurs will be described. In order to keep the voltage of the generator output terminal B at a predetermined value, the comparator 230 that compares the voltage of the generator output terminal B with the potential dividing point by the voltage dividing resistors 214 and 215 and the reference voltage Vr is
It is detected that the potential of the voltage dividing point exceeds the reference voltage Vr due to the generation of the load dump, and the Hi signal is sent to the transistor 206.
Input to the base of and turn it on. This turns off the transistor 205, the base drive transistor 203, and the field current control transistor 201.
【0032】充電線3が外れた位置が発電機出力端子B
の場合、電源端子IGにはロードダンプ電圧は印加され
ない為、トランジスタ205がオフした時、IG端子を
通じてバッテリ6からトランジスタ205のコレクタ・
エミッタ間に印加される最大電圧はせいぜい12〜15
Vであるので、ロードダンプが発生してもブレークダウ
ンすることなく、ベース駆動トランジスタ203のベー
ス電流を遮断する。The position where the charging line 3 is disconnected is the generator output terminal B.
In the case of, since the load dump voltage is not applied to the power supply terminal IG, when the transistor 205 is turned off, the collector of the transistor 205 from the battery 6 is connected through the IG terminal.
The maximum voltage applied between the emitters is at most 12-15
Since it is V, the base current of the base drive transistor 203 is cut off without breaking down even if a load dump occurs.
【0033】ところが、充電線3が外れた位置がバッテ
リ6の+端子に近い位置である時、すなわちヒューズ5
2の溶断などの場合は、トランジスタ205のコレクタ
には充電線3、ヒューズ51、イグニッションスイッチ
4、電源端子IG、更に抵抗212を通じて、一方エミ
ッタにはア−ス端子E及び抵抗211を通して、コレク
タ・エミッタ間にロードダンプ電圧が印加される。この
場合の印加電圧がトランジスタ205の耐圧を上回る
と、ブレークダウンしてベース駆動トランジスタ203
にベース電流を供給してオンしてしまうので、トランジ
スタ205がブレークダウンする電圧より低い電圧でク
ランプできる様に、5〜7V程度のツェナ電圧を有する
ツェナダイオード220〜220を3ケ直列に接続し
て、トランジスタ205のコレクタとアース端子E間に
並列接続し、ブレークダウン前にツェナダイオード22
0〜220に電流をバイパスさせる。However, when the position where the charging wire 3 is disconnected is close to the + terminal of the battery 6, that is, the fuse 5
In the case of fusing of 2 or the like, the collector of the transistor 205 is connected through the charging line 3, the fuse 51, the ignition switch 4, the power supply terminal IG, and the resistor 212, while the emitter is connected through the ground terminal E and the resistor 211. A load dump voltage is applied between the emitters. When the applied voltage in this case exceeds the withstand voltage of the transistor 205, breakdown occurs and the base drive transistor 203
Therefore, the zener diodes 220 to 220 having a zener voltage of about 5 to 7 V are connected in series so that the transistor 205 can be clamped at a voltage lower than the breakdown voltage because the base current is supplied to the transistor 205 to turn it on. Connected in parallel between the collector of the transistor 205 and the ground terminal E, and the Zener diode 22 is connected before breakdown.
Causes 0-220 to bypass current.
【0034】尚、37のツェナダイオ−ド220〜22
2でクランプできる電圧は通常使用電圧(12〜14
V)より高く設定してあるので通常はブレークダウンし
ていない。これにより、仮に電源端子IGにロードダン
プ電圧が印加されても界磁電流制御トランジスタ201
を確実にオフさせることができる。37 Zener diodes 220 to 22
The voltage that can be clamped at 2 is the normal operating voltage (12-14
Since it is set higher than V), it is not normally broken down. As a result, even if a load dump voltage is applied to the power supply terminal IG, the field current control transistor 201
Can be reliably turned off.
【0035】上記実施例の作用効果を以下にまとめて説
明する。以上説明した通り、一端が接地された界磁コイ
ルを有する車両用交流発電機の出力電力制御装置におい
て、界磁電流制御トランジスタのベース電流駆動用のベ
ース駆動トランジスタの耐圧を後段のトランジスタと同
等かそれ以上とすることにより、ロードダンプに耐え得
るハイサイドスイッチ式レギュレータを実現することが
できる。The operational effects of the above embodiment will be summarized and described below. As described above, in the output power control device for the vehicle alternator having the field coil whose one end is grounded, is the withstand voltage of the base drive transistor for driving the base current of the field current control transistor equal to that of the latter stage transistor? By making it more than that, it is possible to realize a high-side switch type regulator capable of withstanding a load dump.
【0036】また、界磁電流制御トランジスタ201と
して、PNPシングルトランジスタを使用することで、
界磁電流遮断時の界磁コイル104の電位をアース電位
として被水時などの電食・腐食に対してその信頼性を確
認することができ、更にB端子から直接給電されるの
で、界磁電流を増加させるいわゆる高励磁化のメリット
を得ることができる。By using a PNP single transistor as the field current control transistor 201,
Since the potential of the field coil 104 when the field current is interrupted is set to the ground potential, its reliability can be confirmed against electrolytic corrosion / corrosion when exposed to water, and the power is directly supplied from the B terminal. The advantage of so-called highly excited magnetization that increases the current can be obtained.
【0037】更に、電圧制御回路部7は、界磁電流制御
トランジスタ201より低耐圧とし、高集積化を図って
も、ロードダンプ発生時にベース駆動トランジスタ20
3を確実にオフさせて、ロードダンプに対する破壊を防
止することができる。 (他の実施例)界磁電流制御トランジスタ201とし
て、Pチャンネル型電界効果トランジスタを用いた場
合、上記実施例と同様の動作で同様の作用効果を奏する
ことができる。また、この時、ベース駆動トランジスタ
203及びベース抵抗204は、PNPバイポーラトラ
ンジスタの時よりも小電流で済むために、電流駆動能力
及び電流容量をダウンさせることができる。これによ
り、ベース抵抗での発熱も低減できるというメリットも
ある。Further, the voltage control circuit section 7 has a lower breakdown voltage than the field current control transistor 201, and even if high integration is achieved, the base drive transistor 20 is generated when a load dump occurs.
3 can be reliably turned off to prevent damage to the load dump. (Other Embodiments) When a P channel type field effect transistor is used as the field current control transistor 201, the same operation and effect as the above embodiment can be obtained. Further, at this time, the base driving transistor 203 and the base resistor 204 require a smaller current than that of the PNP bipolar transistor, so that the current driving capability and the current capacity can be reduced. This also has the advantage that heat generation at the base resistance can be reduced.
【図1】本発明の車両用交流発電機の出力電力制御装置
の回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram of an output power control device for an automotive alternator according to the present invention.
【図2】図1の車両用交流発電機の出力電力制御装置に
おいて充電線外れが生じた場合の発電電圧VB 及び界磁
電流の時間変化を示すタイミングチャートである。FIG. 2 is a timing chart showing changes with time of a generated voltage V B and a field current when the charging line is disconnected in the output power control device for the vehicle AC generator of FIG.
【図3】従来の車両用交流発電機の出力電力制御装置の
回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of a conventional output power control device for a vehicle AC generator.
【図4】従来の車両用交流発電機の出力電力制御装置の
回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional output power control device for a vehicle AC generator.
【符号の説明】 1は車両用交流発電機、201は界磁電流制御トランジ
スタ(スイッチングトランジスタ)、抵抗210、20
4及びトランジスタ203は前置回路段、7は電圧制御
回路部。[Explanation of Codes] 1 is an AC generator for vehicle, 201 is a field current control transistor (switching transistor), resistors 210, 20
4 and transistor 203 are front-end circuit stages, and 7 is a voltage control circuit section.
Claims (3)
接続されるPNPバイポーラトランジスタ又はPMOS
トランジスタからなるハイサイドスイッチにより構成さ
れて前記交流発電機の界磁巻線への通電電流を断続制御
するスイッチングトランジスタと、 前記車両用交流発電機の直流出力端から給電されて前記
スイッチングトランジスタを制御する前置回路段と、 イグニッションスイッチを通じて給電されて前記前置回
路段のトランジスタを断続制御する電圧制御回路部と、 を備えることを特徴とする車両用交流発電機の出力電力
制御装置。1. A PNP bipolar transistor or PMOS whose high end is connected to a direct current output end of an automotive alternator.
A switching transistor configured by a high-side switch made of a transistor to intermittently control a current passing through a field winding of the AC generator, and a switching transistor supplied with power from a DC output end of the vehicle AC generator to control the switching transistor. An output power control device for a vehicular alternator, comprising: a front circuit stage for controlling the voltage of the vehicle; and a voltage control circuit section that is supplied with electric power through an ignition switch to intermittently control a transistor of the front circuit stage.
の耐圧は、前記ハイサイドスイッチ及び前記前置回路段
のトランジスタの耐圧より小さく設定される請求項1記
載の車両用交流発電機の出力電力制御装置。2. The output power of the vehicle alternator according to claim 1, wherein the breakdown voltage of each transistor constituting the control circuit unit is set to be smaller than the breakdown voltage of the transistors of the high side switch and the front circuit stage. Control device.
前記スイッチングトランジスタの耐圧と同等かより大き
く設定される請求項1記載の車両用交流発電機の出力電
力制御装置。3. The breakdown voltage of the transistor of the front circuit stage is
The output power control device for an automotive alternator according to claim 1, wherein the withstand voltage of the switching transistor is set to be equal to or greater than the withstand voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21562494A JP3454382B2 (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Output power control device for vehicle alternator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21562494A JP3454382B2 (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Output power control device for vehicle alternator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0884439A true JPH0884439A (en) | 1996-03-26 |
| JP3454382B2 JP3454382B2 (en) | 2003-10-06 |
Family
ID=16675490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21562494A Expired - Fee Related JP3454382B2 (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Output power control device for vehicle alternator |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3454382B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004038896A1 (en) * | 2002-10-28 | 2004-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator-motor |
| US7411324B2 (en) | 2002-10-28 | 2008-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator-motor |
-
1994
- 1994-09-09 JP JP21562494A patent/JP3454382B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2004038896A1 (en) * | 2002-10-28 | 2004-05-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator-motor |
| US7362001B2 (en) | 2002-10-28 | 2008-04-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator-motor |
| US7411324B2 (en) | 2002-10-28 | 2008-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Generator-motor |
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| JP3454382B2 (en) | 2003-10-06 |
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