[实用新型]用于汽车发电机的转子短路保护电路

说明书

技术领域

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

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。

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。

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1的激磁电流由电池2的正极先经转子1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。

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。

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。

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。

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

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。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

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；

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。

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。

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。

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。