Operation●Maintenance使用●维修
整体式交流发电机驱动概述
王宝良1,张小芹1,王常亮2,王连川2
(1.河北科技师范学院机械电子系,河北秦皇岛
2.秦皇岛纳川电子有限公司,河北秦皇岛
066600;066600)
摘要:根据电压调节器与整流桥的匹配方式,对国内外各种汽车发电机的驱动方式进行分类;系统阐述10种整体式交流发电机驱动电路的工作原理、电气性能、特点和使用注意事项。
关键词:整体式交流发电机;整流桥;调节器;驱动方式中图分类号:U463.631
文献标识码:B
文章编号:1003-8639(2008)10-0033-05
OverviewofIntegralAlternatorDriving
WANGBao-liang1,ZHANGXiao-qin1,WANGChang-liang2,WANGLian-chuan2(1.HebeiNormalUniversityofScience&Technology,Qinhuangdao066600,China;
2.QinhuangdaoNachuanElectronicsCo.,Ltd.,Qinhuangdao066600,China)
Abstract:
Themodesofautomobilealternatordrivingathomeandabroadareclassifiedaccordingtothe
matchingmodeofvoltageregulatorandrectifierbridge.Theprinciple,electricalperformance,featureandpointsforattentionoftenintegralalternatordrivingcircuitsaredescribedindetails.
Keywords:integralalternator;rectifierbridge;regulator;drivingmode
中国汽车产品为多国品种,种类繁多,汽车发电机、整流桥、调节器产品更为繁杂。本文对汽车发电机的驱动方式(发电机在待机状态,使发电机产生励磁电流的外接电路连接方式)进行分类介绍,供广大发电机设计、维修人员使用和参考。
2.1采用2~3W指示灯驱动的3引脚电压调节器与9该产品为早期引进车型桑塔纳模式,
如图1所
或11管整流桥匹配的驱动电路
示,这是中国目前从柴油重型载货汽车、轻型载货汽车至微型车的主要模式。发电机进入待机状态(汽车点火开关接通后,
发电机未进入正常运行的
状态)时,通过调节器和发电机的励磁电流靠外接一只2~3W指示灯提供。
电路原理如下:其整体式交流发电机中采用9或
1国内外流行的汽车发电机驱动方式
目前国内外比较流行的汽车发电机驱动方式可
以分为以下7类。
1)2~3W充电指示灯驱动方式,适合与9或11
管整流桥匹配。
11管整流桥,除6只(或8只)主整流管外,还有3只
励磁整流管,故交流发电机有B+、D+两个正极输出端。当接通点火开关后,电流由蓄电池正极→点火开关K→充电指示灯L→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁,充电指示灯点亮。发电机待机电流
(汽车点火
开关接通后,发电机未进入正常运行时通过转子的电
2)充电指示灯和IG端双重驱动方式,适合与9
或11管整流桥匹配。
3)IG端驱动方式,适合与6或8管整流桥匹配。4)控制盒驱动方式,适合无蓄电池运行发电机。5)发光管充电指示灯直接驱动方式,适合与6
或8管整流桥匹配。
6)发光管充电指示灯直接驱动方式,适合与9
或11管整流桥匹配。
7)用2~3W充电指示灯驱动的双系统电压调节
器,适合与9或11管整流桥匹配。
2整体式交流发电机驱动电路
以上7种类型驱动方式的整体式交流发电机可
图
1
桑塔纳牌轿车整体式交流发电机驱动电路
归纳为以下10种电路。
收稿日期:2008-05-13
作者简介:王宝良(1953-),男,河北昌黎人,高级工程师,主要从事电子式汽车电压调节器研发工作。
《汽车电器》2008年第10期
33
使用●维修Operation●Maintenance
流)流过交流发电机励磁绕组。当交流发电机转速达到一定值,使D+端电位上升至与B+端电位相等时,充电指示灯熄灭,这表明交流发电机发电正常。
这种制式是目前国内流行较广泛的一种,其特点是:交流发电机D+端既是调节器电源端又兼作充电指示灯控制端,从而大大简化了整流桥与调节器的连接电路以及调节器的内部电路,使生产成本降低。
采用桑塔纳模式,要达到目前对交流发电机输出特性要求,需注意以下3点:①整流桥的主整流管和励磁整流管的导通压降要匹配。②对调节器末级功率管的导通压降和负载特性要求高。③调节器的负载特性是一项重要参数,若调节器电路参数设置不合理或开关速度慢、灵敏度低,都将影响这一特性。所以负载特性差的调节器与整流桥的连接就不能采用桑塔纳制式,否则,交流发电机的负载特性将变差。
接驱动电路简单,又克服了灭灯转速(充电指示灯熄灭时的发电机转速)高和负载特性差的弊端。不足之处仍是充电指示灯功率大,须在2W以上,若采用发光左右的电阻。管做充电指示灯,仍须并接一个3W/40Ω
2.3采用D+、IG双端驱动的3引脚调节器改装成4该模式是与引进车型五十铃配套的本土化产
引脚调节器再与9或11管整流桥匹配的驱动电路品,
如图3所示。是浙江申湖电机厂的创新成果,
目前该创新在中国微型车市场上已广泛应用。
2.2采用2~3W指示灯驱动的4引脚电压调节器与9该产品为引进车型富康模式,
如图2所示。该
或11管整流桥匹配的驱动电路
制式的特点是在原3引脚调节器内部增加了一个电子开关,通过该开关增加了B+引脚。
图
3
五十铃轻型载货汽车本土化整体式交流发电机驱动电路
工作原理如下:点火开关K接通后,一路由蓄电池→充电指示灯LED→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁,另一路由蓄电池→二极管D→附加电阻R→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁。可见,该发电机的预励磁电流是由二路叠加,改变附加电阻R的阻值,即可改变预励磁电流,从而改变发电机的建压转速。
磁场绕组预励磁电流I由充电指示灯和附加电阻叠加供电。一般情况,建压转速约为1800r/min,
发电机装3引脚调节器外而在该电路中外接电阻
接一个2W指示灯驱动,预励磁电流I1约在130mA,
图
2
富康牌轿车整体式交流发电机驱动电路
,通过附加电阻的电流约为选用2W/43Ω
该调节器的驱动方式(使调节器进入工作状态的外加电路方式)及工作原理:接通点火开关后,蓄电池通过充电指示灯给调节器的D+端输入一电流,接通调节器内部的附加电子开关DK,从而使调节器控制芯片IC通电进入正常工作状态,功率开关管导通。于是电流经充电指示灯L→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁,因此时功率开关管处于导通状态,电压降为0.7V左右,故通过励磁绕组的预励磁电流是2~3W充电指示灯的电流,约为170mA。富康制式下,交流发电机建压转速[指带有D+端(装有励磁整流管的发电机)输出的发电机,当D+端电压与B+端电压相等时的发电机转速]约为1500r/min,且由于调节器的取样端通过附加电子开关取自B+端,因此交流发电机的输出特性不受整流桥的影响。所以,发电机的负载特性一致性好,仅为0.1~0.2V。
富康模式是原桑塔纳车的改进模式,既保留了外
(12/43)=195mAI2=Q(U/R)=0.7×式中:
——蓄电池电压;R———外接电阻;U—
——由调节器电路参数和发电机励磁绕组电阻确Q—
定的系数,可取0.6~0.95。
总励磁电流I=I1+I2=325mA,此时发电机的建压转速约为1100~1300r/min。
该电路的优点是通过改变附加电阻阻值,可以改变发电机的预励磁电流,从而达到调整建压转速的目的。实际应用中,当充电指示灯为一只发光管时,流过发光管的电流仅10~20mA,可忽略。此时可将附加电阻阻值调整为20~,30Ω
该发电机的预励磁电流
主要由附加电阻提供。这时流过附加电阻的电流约
350mA,发电机建压转速仍为1100~1300r/min。
目前在三菱系列产品中,部分4线产品也都采用该模式。因该电路是由3引脚调节器通过外接附加电阻改装而成,目的是为了降低3引脚调节器的建压转
34
《汽车电器》2008年第10期
Operation●Maintenance使用●维修
速,所以,3引脚调节器的其它特性不发生变化。
2.4采用D+、IG双端驱动的5~6引脚电压调节器与该产品即引进车型五十铃模式,如图4所示。工
9或11管整流桥匹配的发电机
作原理如下:点火开关K接通后,
一路由蓄电池正
极→充电指示灯LED→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁;另一路由蓄电池正极→IG→调节器内部二极管D1→附加电阻R→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁。该电路与图3电路的相同点是IG至D+端仍接有二极管D1和附加电阻R,不同点是增加了一个B+和S引出端,
该2个引出端均为取样端,S为优先取样端,
机功耗。在调节器内部采用集成电路芯片扩展功能,在预励磁状态下,调节器内部开关管处于振荡状态,预励磁电流的大小受集成芯片输出方波的占空比控制。当发动机起动,发电机转速上升至600~
图
5
夏利牌轿车整体式交流发电机驱动电路
B+为主取样端。其作用是,该调节器在不接S端使用
时,发电机B+端输出电压约15.1V,调节器的取样电压取自B+点(发电机正极);当接上S端使用时,调节器B+点输出电压约14.6V,调节器的取样电压取自
800r/min时,由P端输入的控制信号起作用,充电
指示灯熄灭,集成芯片内部振荡器停振,功率管处于完全开通状态,
发电机的励磁电流I=U/R,
发电
机进入正常工作状态。该调节器有如下特点:①在调节器内部指示灯控制电路与调节器控制电路互相独立,在不接充电指示灯的情况下,调节器照常工作。②充电指示灯可接20mA发光管,也可接2W灯泡。③整流桥采用6或8管结构,
省掉了3个励磁二
保证了
极管。④采用双取样结构,S端优先取样,
S点(即蓄电池正极)。由于优先取样点S的增加,使
整车供电电压更为稳定,特别是蓄电池两端的电压,始终保持在14.6V。若不接S点,由于线路压降影响,发电机满载时蓄电池端电压为14.6V,而发电机轻载时,蓄电池端电压就会升至15.1V,导致蓄电池处于过充电状态,影响蓄电池的使用寿命。
供电系统的稳定。发电机的负载特性仅为0.1~0.2V。
⑤改进后产品(集成芯片产品)预励磁电流减少到0.5~0.7A,降低了励磁绕组的待机功耗。
该电路的不足之处是,
调节器内部电路复杂,
外接引线较多,调节器成本较高。
2.6用指示灯驱动的6引线电压调节器与6或8管整该产品是北京佩特来由国外引进的大功率发电
流桥匹配的驱动电路
机的电路组合模式,如图6所示。国内主要用于空调大客车供电系统。当点火开关接通时,一路由蓄电
作为5引脚调节器使用,可将S端并接在发电机
池正极→充电指示灯LED→调节器指示灯开关管→搭铁,另一路由蓄电池正极→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁。该调节器内部在B+端设有一个电子开关DK,当点火开关接通时,蓄电池通过充电指示灯
如图5所示。当
调节
由IG将调节器电源接通,
图4五十铃轻型载货汽车整体式交流发电机驱动电路
B+端。2.5
由IG驱动的6~7引脚电压调节器与6或8管整流该产品即引进车型夏利模式,点火开关K接通时,桥匹配的驱动电路
器进入预励磁状态。此时,一路由蓄电池正极→充电指示灯LED→调节器内部指示灯开关管→搭铁,充电指示灯点亮;
另一路由蓄电池正极→发电机
B+→励磁绕组L1→调节器内部功率开关管→搭铁。
发电机励磁绕组的预励磁电流的大小与调节器的设计有关,器,
早期夏利轿车采用的发电机内装式调节预励磁电流I=U/R=12/3=4A。发动机改成
图6
佩特来8
管整流桥整体式交流发电机驱动电路
电喷以后,发电机功率加大,内装式调节器也更新了,预励磁电流仅为0.5~0.7A,目的是降低发电机的待
《汽车电器》2008年第10期
35
使用●维修Operation●Maintenance
使DK导通,调节器控制部分进入预励磁工作状态。功能1,驱动指示灯开关管,使充电指示灯点亮;功能2,输出一个方波信号,驱动功率开关管处于振荡状态,使预励磁电流控制在约0.5A。当发电机被拖动运转后,
发电机发电。2个相线W1、W2电压随之
升高并输入调节器控制芯片IC,当发电机转速升至
示灯(电流仅为20mA)而研发的一个新品,属于多功能电压调节器,如图8所示。中国目前新出厂的高中档轿车,多数采用此产品,以上海法雷奥发电机为主体。当点火开关接通后,由蓄电池正极→发光管充电指示灯LED→调节器内部电子开关DK→调节器控制芯片IC→调节器功率开关管→搭铁,调节器被驱动,处于待机预励磁状态。此时发电机预励磁电流由蓄电池正极→调节器功率开关管→发电机励磁绕组L1→搭铁。因功率开关管这时的驱动信号为调节器内部控制芯片IC输出的方波信号,频率占空比均已设置好,预励磁电流约为0.5A。发电机被拖动发电后,W1、W2电压随转速的升高而升高,当转速升至600~700r/min时,充电指示灯熄灭,控制芯片IC脱离振荡状态,使功率开关管处于导通状态,发电机进入正常发电状态。当点火开关断开,调节器内部电子开关因失去充电指示灯的控制电流而关断,调节器内部功率开关管被关断,调节器无放电电流。
600r/min左右时,充电指示灯熄灭,功率开关管由
振荡状态转入导通状态,表明调节器已进入正常发电状态。当点火开关断开时,调节器内部电子开关DK关断,功率开关管处于截止状态,调节器无漏电流。
该调节器的特点是:①省掉了3只励磁整流管,使整流桥成本降低。②发电机输出端只有B+和L2个端子,使整车供电系统电路简化。③无插接件,使连接更加可靠。④充电指示灯无功率要求,可接发光管,也可接灯泡。⑤调节器B+端取样,发电机的负载特性好。⑥调节器内部控制电路在预励磁状态处于振荡状态,预励磁电流小,待机功耗低。
综上所述,该款调节器比其它品种综合指标均优越。不足之处是调节器内部电路复杂,成本较高。
2.7用控制盒驱动的4线无蓄电池运行电压调节器该系统由北京佩特来引进国外产品,
如图7所
与6或8管整流桥匹配的驱动电路示,
主要用于我国装配独立空调系统的大型客车。
当空调开关K接通时,励磁继电器J吸合,由蓄电池正极→二极管D1→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁,
发电机励磁回路接通,
励磁电流I=U/R
图
8
法雷奥安装内搭铁式电压调节器发电机驱动电路
(U为蓄电池电压,12V或24V;R发电机励磁绕组直流电阻,28V发电机一般为6~,14V一般为8Ω;I约为4~2~3Ω5A)。发电机正常发电后,B+输出向空调供电,同时经由控制盒内二极管D2,供发电机励磁,控制盒内与发电机B+端连接的大容量电容器C代替蓄电池起滤波作用,
使发电机输出电压保
持稳定。空调开关K断开,继电器J触点断开,空调发电机因无励磁电流而停止发电。
该调节器FR端为调节器工作状态指示端,在整车电路设计中不需要时可不接。因生产厂家、产品型号不同,性能上也略有差异,有的厂家有软启动功能和定频功能,有的厂家产品没有,但可相互代用。
该产品的优点是:①采用6或8管整流桥,省掉了3只励磁管。②驱动电路简单,接一个指示灯即可。③充电指示灯可用发光管(20mA电流)直接驱动,仪表板上不必再并接大功率电阻。④因调节器取样点取自
2.8采用发光管充电指示灯直接驱动的内搭铁式该品种属国外近几年来根据用发光管作充电指
调节器与6或8管整流桥匹配的驱动电路
B+端,发电机负载特性好。⑤调节器在待机状态功
率开关管处于振荡状态,待机电流小,功率损耗低。
该产品不足之处是电路复杂,成本较高。以上8种产品均属于引进产品或是在引进产品的基础上加以改装来满足我国目前汽车供电系统的要求。下面介绍2种具有自主知识产权,
属本土化
创新,又极具推广前景的电压调节器产品。
2.9采用发光管充电指示灯驱动的4引脚电压调节该产品是根据我国汽车发电机生产现状而研发
器与9或11管整流桥匹配的驱动电路
的一种适合国情、自主创新、完全本土化的产品
图
7
佩特来无蓄电池整体式交流发电机驱动电路
(至目前尚未发现国外有此类产品),如图9所示。
36
《汽车电器》2008年第10期
Operation●Maintenance使用●维修
图9安装自主创新电压调节器整体式交流发电机驱动电路图
10安装双系统电压调节器整体式交流发电机驱动电路
工作原理如下:当点火开关K接通后,一路由蓄电池正极→发光管充电指示灯LED→调节器内部电子开关DK→调节器控制芯片IC→调节器功率开关管基极→搭铁;另一路由蓄电池正极→发光管充电指示灯LED→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁。
该调节器与众不同之处有以下几点:①调节器内部的电子开关DK有双向传输功能,接通时,
当点火开关
通过发光管指示灯给双向电子开关DK一
当点火开关K断开时,调节器A和B均不工作,
调节器A参与工
也无漏电流。当点火开关接通时,
作,指示灯点亮,调节器A通过控制线KA给调节器
B送入一个休止信号,使调节器B仍处于休止状态,
不参与工作。当发电机正常发电后,充电指示灯熄灭,表示调节器A系统工作正常,发电机正常发电。发电机在长期使用中若出现故障,制线KA送入B系统一个控制信号,暗亮,
如:①调节器A使B系统进入工
损坏,呈开路状态,使发电机不发电,此时,经控作状态,发电机继续正常发电。此时,充电指示灯
提示A系统已发生故障,B系统进入工作状
呈通路状态,
使发电机输出
态。②调节器A损坏,时(28V发电机),断开A系统,出现故障,态。
个控制信号,使其导通,将B+电源送入调节器控制芯片IC,同时IC产生一方波振荡信号,使功率开关管进入饱和导通,
并送至双向电子开关DK,DK接
到该信号便输出300mA电流送入发电机励磁绕组
L1,通过功率开关管搭铁。②因为调节器控制芯片IC输出方波振荡信号驱动DK,发电机励磁电流时
有时无,
呈断续状态,
使发电机的待机电流更小,
待机功耗更低。③调节器电压取样取自B+端,发电机负载特性好,等同于6或8管整流桥发电机。④发电机引出端只有B+、L,
外接电路简单,
并可用发
光管充电指示灯直接驱动,省掉了IG驱动线路。现已成功应用在农业机械和微车上,替代原3改4线电压调节器使用。⑤该调节器外形与桑塔纳3引脚通用,B+用高温导线引出,发电机工装模具不用改变就可直接安装,降低了发电机开发成本。⑥该产品为无刷发电机的推广开拓了更广阔的市场,无刷发电机建压转速(灭灯转速)高,这是多年来未解决的一道难题,应用该产品此问题便迎刃而解,建压转速可降至1300r/min以下,满足用户要求。
电压增高,当发电机输出电压大于30V并小于31V
经控制线KA送入B系统一个控
此时充
制信号,使B系统进入工作状态,并通过控制线KA
使发电机恢复正常发电状态,
以提示A系统
电指示灯暗亮,
B系统进入工作状
2)外接匹配电路。该发
电机外接匹配电路,考虑可靠性因素,
只需仪表
若
板上接一只2~3W指示灯,可由发光二极管代替,
该指示灯也
但须外
图11
匹配电路
接补偿电阻,如图11所示。
3)调节器输出电流可做
到5~15A,特别适合与有刷或无刷大功率发电机配套。
2.10高可靠双系统电压调节器与9或11管整流桥高可靠双系统电压调节器是应我国军方厂家设
匹配的驱动电路
计要求而开发的一种大功率发电机电压调节器,与
4)该调节器的不足是电路复杂,成本较高。3
结论
综上所述,我国目前在汽车发电机生产中,内装式调节器与整流桥的匹配模式主要有以上10种,根据整车电气线路设计和应用场合的不同以及生产成本的差异,
可择优选型,
以合理利用现有资源,
(编辑
易强山
)
提高市场竞争力。
9或11管整流桥匹配,如图10所示。
1)电压调节器采用主、辅双系统的高可靠设
计结构。工作原理如下:该产品内部装有2个(A和
B)独立的电压调节器,2个电压调节器通过一条控
制线KA连接在一起,有一个电子开关。
在调节器A和B的内部分别装
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整体式交流发电机驱动概述
王宝良1,张小芹1,王常亮2,王连川2
(1.河北科技师范学院机械电子系,河北秦皇岛
2.秦皇岛纳川电子有限公司,河北秦皇岛
066600;066600)
摘要:根据电压调节器与整流桥的匹配方式,对国内外各种汽车发电机的驱动方式进行分类;系统阐述10种整体式交流发电机驱动电路的工作原理、电气性能、特点和使用注意事项。
关键词:整体式交流发电机;整流桥;调节器;驱动方式中图分类号:U463.631
文献标识码:B
文章编号:1003-8639(2008)10-0033-05
OverviewofIntegralAlternatorDriving
WANGBao-liang1,ZHANGXiao-qin1,WANGChang-liang2,WANGLian-chuan2(1.HebeiNormalUniversityofScience&Technology,Qinhuangdao066600,China;
2.QinhuangdaoNachuanElectronicsCo.,Ltd.,Qinhuangdao066600,China)
Abstract:
Themodesofautomobilealternatordrivingathomeandabroadareclassifiedaccordingtothe
matchingmodeofvoltageregulatorandrectifierbridge.Theprinciple,electricalperformance,featureandpointsforattentionoftenintegralalternatordrivingcircuitsaredescribedindetails.
Keywords:integralalternator;rectifierbridge;regulator;drivingmode
中国汽车产品为多国品种,种类繁多,汽车发电机、整流桥、调节器产品更为繁杂。本文对汽车发电机的驱动方式(发电机在待机状态,使发电机产生励磁电流的外接电路连接方式)进行分类介绍,供广大发电机设计、维修人员使用和参考。
2.1采用2~3W指示灯驱动的3引脚电压调节器与9该产品为早期引进车型桑塔纳模式,
如图1所
或11管整流桥匹配的驱动电路
示,这是中国目前从柴油重型载货汽车、轻型载货汽车至微型车的主要模式。发电机进入待机状态(汽车点火开关接通后,
发电机未进入正常运行的
状态)时,通过调节器和发电机的励磁电流靠外接一只2~3W指示灯提供。
电路原理如下:其整体式交流发电机中采用9或
1国内外流行的汽车发电机驱动方式
目前国内外比较流行的汽车发电机驱动方式可
以分为以下7类。
1)2~3W充电指示灯驱动方式,适合与9或11
管整流桥匹配。
11管整流桥,除6只(或8只)主整流管外,还有3只
励磁整流管,故交流发电机有B+、D+两个正极输出端。当接通点火开关后,电流由蓄电池正极→点火开关K→充电指示灯L→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁,充电指示灯点亮。发电机待机电流
(汽车点火
开关接通后,发电机未进入正常运行时通过转子的电
2)充电指示灯和IG端双重驱动方式,适合与9
或11管整流桥匹配。
3)IG端驱动方式,适合与6或8管整流桥匹配。4)控制盒驱动方式,适合无蓄电池运行发电机。5)发光管充电指示灯直接驱动方式,适合与6
或8管整流桥匹配。
6)发光管充电指示灯直接驱动方式,适合与9
或11管整流桥匹配。
7)用2~3W充电指示灯驱动的双系统电压调节
器,适合与9或11管整流桥匹配。
2整体式交流发电机驱动电路
以上7种类型驱动方式的整体式交流发电机可
图
1
桑塔纳牌轿车整体式交流发电机驱动电路
归纳为以下10种电路。
收稿日期:2008-05-13
作者简介:王宝良(1953-),男,河北昌黎人,高级工程师,主要从事电子式汽车电压调节器研发工作。
《汽车电器》2008年第10期
33
使用●维修Operation●Maintenance
流)流过交流发电机励磁绕组。当交流发电机转速达到一定值,使D+端电位上升至与B+端电位相等时,充电指示灯熄灭,这表明交流发电机发电正常。
这种制式是目前国内流行较广泛的一种,其特点是:交流发电机D+端既是调节器电源端又兼作充电指示灯控制端,从而大大简化了整流桥与调节器的连接电路以及调节器的内部电路,使生产成本降低。
采用桑塔纳模式,要达到目前对交流发电机输出特性要求,需注意以下3点:①整流桥的主整流管和励磁整流管的导通压降要匹配。②对调节器末级功率管的导通压降和负载特性要求高。③调节器的负载特性是一项重要参数,若调节器电路参数设置不合理或开关速度慢、灵敏度低,都将影响这一特性。所以负载特性差的调节器与整流桥的连接就不能采用桑塔纳制式,否则,交流发电机的负载特性将变差。
接驱动电路简单,又克服了灭灯转速(充电指示灯熄灭时的发电机转速)高和负载特性差的弊端。不足之处仍是充电指示灯功率大,须在2W以上,若采用发光左右的电阻。管做充电指示灯,仍须并接一个3W/40Ω
2.3采用D+、IG双端驱动的3引脚调节器改装成4该模式是与引进车型五十铃配套的本土化产
引脚调节器再与9或11管整流桥匹配的驱动电路品,
如图3所示。是浙江申湖电机厂的创新成果,
目前该创新在中国微型车市场上已广泛应用。
2.2采用2~3W指示灯驱动的4引脚电压调节器与9该产品为引进车型富康模式,
如图2所示。该
或11管整流桥匹配的驱动电路
制式的特点是在原3引脚调节器内部增加了一个电子开关,通过该开关增加了B+引脚。
图
3
五十铃轻型载货汽车本土化整体式交流发电机驱动电路
工作原理如下:点火开关K接通后,一路由蓄电池→充电指示灯LED→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁,另一路由蓄电池→二极管D→附加电阻R→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁。可见,该发电机的预励磁电流是由二路叠加,改变附加电阻R的阻值,即可改变预励磁电流,从而改变发电机的建压转速。
磁场绕组预励磁电流I由充电指示灯和附加电阻叠加供电。一般情况,建压转速约为1800r/min,
发电机装3引脚调节器外而在该电路中外接电阻
接一个2W指示灯驱动,预励磁电流I1约在130mA,
图
2
富康牌轿车整体式交流发电机驱动电路
,通过附加电阻的电流约为选用2W/43Ω
该调节器的驱动方式(使调节器进入工作状态的外加电路方式)及工作原理:接通点火开关后,蓄电池通过充电指示灯给调节器的D+端输入一电流,接通调节器内部的附加电子开关DK,从而使调节器控制芯片IC通电进入正常工作状态,功率开关管导通。于是电流经充电指示灯L→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁,因此时功率开关管处于导通状态,电压降为0.7V左右,故通过励磁绕组的预励磁电流是2~3W充电指示灯的电流,约为170mA。富康制式下,交流发电机建压转速[指带有D+端(装有励磁整流管的发电机)输出的发电机,当D+端电压与B+端电压相等时的发电机转速]约为1500r/min,且由于调节器的取样端通过附加电子开关取自B+端,因此交流发电机的输出特性不受整流桥的影响。所以,发电机的负载特性一致性好,仅为0.1~0.2V。
富康模式是原桑塔纳车的改进模式,既保留了外
(12/43)=195mAI2=Q(U/R)=0.7×式中:
——蓄电池电压;R———外接电阻;U—
——由调节器电路参数和发电机励磁绕组电阻确Q—
定的系数,可取0.6~0.95。
总励磁电流I=I1+I2=325mA,此时发电机的建压转速约为1100~1300r/min。
该电路的优点是通过改变附加电阻阻值,可以改变发电机的预励磁电流,从而达到调整建压转速的目的。实际应用中,当充电指示灯为一只发光管时,流过发光管的电流仅10~20mA,可忽略。此时可将附加电阻阻值调整为20~,30Ω
该发电机的预励磁电流
主要由附加电阻提供。这时流过附加电阻的电流约
350mA,发电机建压转速仍为1100~1300r/min。
目前在三菱系列产品中,部分4线产品也都采用该模式。因该电路是由3引脚调节器通过外接附加电阻改装而成,目的是为了降低3引脚调节器的建压转
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《汽车电器》2008年第10期
Operation●Maintenance使用●维修
速,所以,3引脚调节器的其它特性不发生变化。
2.4采用D+、IG双端驱动的5~6引脚电压调节器与该产品即引进车型五十铃模式,如图4所示。工
9或11管整流桥匹配的发电机
作原理如下:点火开关K接通后,
一路由蓄电池正
极→充电指示灯LED→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁;另一路由蓄电池正极→IG→调节器内部二极管D1→附加电阻R→励磁绕组L1→调节器功率管→搭铁。该电路与图3电路的相同点是IG至D+端仍接有二极管D1和附加电阻R,不同点是增加了一个B+和S引出端,
该2个引出端均为取样端,S为优先取样端,
机功耗。在调节器内部采用集成电路芯片扩展功能,在预励磁状态下,调节器内部开关管处于振荡状态,预励磁电流的大小受集成芯片输出方波的占空比控制。当发动机起动,发电机转速上升至600~
图
5
夏利牌轿车整体式交流发电机驱动电路
B+为主取样端。其作用是,该调节器在不接S端使用
时,发电机B+端输出电压约15.1V,调节器的取样电压取自B+点(发电机正极);当接上S端使用时,调节器B+点输出电压约14.6V,调节器的取样电压取自
800r/min时,由P端输入的控制信号起作用,充电
指示灯熄灭,集成芯片内部振荡器停振,功率管处于完全开通状态,
发电机的励磁电流I=U/R,
发电
机进入正常工作状态。该调节器有如下特点:①在调节器内部指示灯控制电路与调节器控制电路互相独立,在不接充电指示灯的情况下,调节器照常工作。②充电指示灯可接20mA发光管,也可接2W灯泡。③整流桥采用6或8管结构,
省掉了3个励磁二
保证了
极管。④采用双取样结构,S端优先取样,
S点(即蓄电池正极)。由于优先取样点S的增加,使
整车供电电压更为稳定,特别是蓄电池两端的电压,始终保持在14.6V。若不接S点,由于线路压降影响,发电机满载时蓄电池端电压为14.6V,而发电机轻载时,蓄电池端电压就会升至15.1V,导致蓄电池处于过充电状态,影响蓄电池的使用寿命。
供电系统的稳定。发电机的负载特性仅为0.1~0.2V。
⑤改进后产品(集成芯片产品)预励磁电流减少到0.5~0.7A,降低了励磁绕组的待机功耗。
该电路的不足之处是,
调节器内部电路复杂,
外接引线较多,调节器成本较高。
2.6用指示灯驱动的6引线电压调节器与6或8管整该产品是北京佩特来由国外引进的大功率发电
流桥匹配的驱动电路
机的电路组合模式,如图6所示。国内主要用于空调大客车供电系统。当点火开关接通时,一路由蓄电
作为5引脚调节器使用,可将S端并接在发电机
池正极→充电指示灯LED→调节器指示灯开关管→搭铁,另一路由蓄电池正极→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁。该调节器内部在B+端设有一个电子开关DK,当点火开关接通时,蓄电池通过充电指示灯
如图5所示。当
调节
由IG将调节器电源接通,
图4五十铃轻型载货汽车整体式交流发电机驱动电路
B+端。2.5
由IG驱动的6~7引脚电压调节器与6或8管整流该产品即引进车型夏利模式,点火开关K接通时,桥匹配的驱动电路
器进入预励磁状态。此时,一路由蓄电池正极→充电指示灯LED→调节器内部指示灯开关管→搭铁,充电指示灯点亮;
另一路由蓄电池正极→发电机
B+→励磁绕组L1→调节器内部功率开关管→搭铁。
发电机励磁绕组的预励磁电流的大小与调节器的设计有关,器,
早期夏利轿车采用的发电机内装式调节预励磁电流I=U/R=12/3=4A。发动机改成
图6
佩特来8
管整流桥整体式交流发电机驱动电路
电喷以后,发电机功率加大,内装式调节器也更新了,预励磁电流仅为0.5~0.7A,目的是降低发电机的待
《汽车电器》2008年第10期
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使用●维修Operation●Maintenance
使DK导通,调节器控制部分进入预励磁工作状态。功能1,驱动指示灯开关管,使充电指示灯点亮;功能2,输出一个方波信号,驱动功率开关管处于振荡状态,使预励磁电流控制在约0.5A。当发电机被拖动运转后,
发电机发电。2个相线W1、W2电压随之
升高并输入调节器控制芯片IC,当发电机转速升至
示灯(电流仅为20mA)而研发的一个新品,属于多功能电压调节器,如图8所示。中国目前新出厂的高中档轿车,多数采用此产品,以上海法雷奥发电机为主体。当点火开关接通后,由蓄电池正极→发光管充电指示灯LED→调节器内部电子开关DK→调节器控制芯片IC→调节器功率开关管→搭铁,调节器被驱动,处于待机预励磁状态。此时发电机预励磁电流由蓄电池正极→调节器功率开关管→发电机励磁绕组L1→搭铁。因功率开关管这时的驱动信号为调节器内部控制芯片IC输出的方波信号,频率占空比均已设置好,预励磁电流约为0.5A。发电机被拖动发电后,W1、W2电压随转速的升高而升高,当转速升至600~700r/min时,充电指示灯熄灭,控制芯片IC脱离振荡状态,使功率开关管处于导通状态,发电机进入正常发电状态。当点火开关断开,调节器内部电子开关因失去充电指示灯的控制电流而关断,调节器内部功率开关管被关断,调节器无放电电流。
600r/min左右时,充电指示灯熄灭,功率开关管由
振荡状态转入导通状态,表明调节器已进入正常发电状态。当点火开关断开时,调节器内部电子开关DK关断,功率开关管处于截止状态,调节器无漏电流。
该调节器的特点是:①省掉了3只励磁整流管,使整流桥成本降低。②发电机输出端只有B+和L2个端子,使整车供电系统电路简化。③无插接件,使连接更加可靠。④充电指示灯无功率要求,可接发光管,也可接灯泡。⑤调节器B+端取样,发电机的负载特性好。⑥调节器内部控制电路在预励磁状态处于振荡状态,预励磁电流小,待机功耗低。
综上所述,该款调节器比其它品种综合指标均优越。不足之处是调节器内部电路复杂,成本较高。
2.7用控制盒驱动的4线无蓄电池运行电压调节器该系统由北京佩特来引进国外产品,
如图7所
与6或8管整流桥匹配的驱动电路示,
主要用于我国装配独立空调系统的大型客车。
当空调开关K接通时,励磁继电器J吸合,由蓄电池正极→二极管D1→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁,
发电机励磁回路接通,
励磁电流I=U/R
图
8
法雷奥安装内搭铁式电压调节器发电机驱动电路
(U为蓄电池电压,12V或24V;R发电机励磁绕组直流电阻,28V发电机一般为6~,14V一般为8Ω;I约为4~2~3Ω5A)。发电机正常发电后,B+输出向空调供电,同时经由控制盒内二极管D2,供发电机励磁,控制盒内与发电机B+端连接的大容量电容器C代替蓄电池起滤波作用,
使发电机输出电压保
持稳定。空调开关K断开,继电器J触点断开,空调发电机因无励磁电流而停止发电。
该调节器FR端为调节器工作状态指示端,在整车电路设计中不需要时可不接。因生产厂家、产品型号不同,性能上也略有差异,有的厂家有软启动功能和定频功能,有的厂家产品没有,但可相互代用。
该产品的优点是:①采用6或8管整流桥,省掉了3只励磁管。②驱动电路简单,接一个指示灯即可。③充电指示灯可用发光管(20mA电流)直接驱动,仪表板上不必再并接大功率电阻。④因调节器取样点取自
2.8采用发光管充电指示灯直接驱动的内搭铁式该品种属国外近几年来根据用发光管作充电指
调节器与6或8管整流桥匹配的驱动电路
B+端,发电机负载特性好。⑤调节器在待机状态功
率开关管处于振荡状态,待机电流小,功率损耗低。
该产品不足之处是电路复杂,成本较高。以上8种产品均属于引进产品或是在引进产品的基础上加以改装来满足我国目前汽车供电系统的要求。下面介绍2种具有自主知识产权,
属本土化
创新,又极具推广前景的电压调节器产品。
2.9采用发光管充电指示灯驱动的4引脚电压调节该产品是根据我国汽车发电机生产现状而研发
器与9或11管整流桥匹配的驱动电路
的一种适合国情、自主创新、完全本土化的产品
图
7
佩特来无蓄电池整体式交流发电机驱动电路
(至目前尚未发现国外有此类产品),如图9所示。
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《汽车电器》2008年第10期
Operation●Maintenance使用●维修
图9安装自主创新电压调节器整体式交流发电机驱动电路图
10安装双系统电压调节器整体式交流发电机驱动电路
工作原理如下:当点火开关K接通后,一路由蓄电池正极→发光管充电指示灯LED→调节器内部电子开关DK→调节器控制芯片IC→调节器功率开关管基极→搭铁;另一路由蓄电池正极→发光管充电指示灯LED→励磁绕组L1→调节器功率开关管→搭铁。
该调节器与众不同之处有以下几点:①调节器内部的电子开关DK有双向传输功能,接通时,
当点火开关
通过发光管指示灯给双向电子开关DK一
当点火开关K断开时,调节器A和B均不工作,
调节器A参与工
也无漏电流。当点火开关接通时,
作,指示灯点亮,调节器A通过控制线KA给调节器
B送入一个休止信号,使调节器B仍处于休止状态,
不参与工作。当发电机正常发电后,充电指示灯熄灭,表示调节器A系统工作正常,发电机正常发电。发电机在长期使用中若出现故障,制线KA送入B系统一个控制信号,暗亮,
如:①调节器A使B系统进入工
损坏,呈开路状态,使发电机不发电,此时,经控作状态,发电机继续正常发电。此时,充电指示灯
提示A系统已发生故障,B系统进入工作状
呈通路状态,
使发电机输出
态。②调节器A损坏,时(28V发电机),断开A系统,出现故障,态。
个控制信号,使其导通,将B+电源送入调节器控制芯片IC,同时IC产生一方波振荡信号,使功率开关管进入饱和导通,
并送至双向电子开关DK,DK接
到该信号便输出300mA电流送入发电机励磁绕组
L1,通过功率开关管搭铁。②因为调节器控制芯片IC输出方波振荡信号驱动DK,发电机励磁电流时
有时无,
呈断续状态,
使发电机的待机电流更小,
待机功耗更低。③调节器电压取样取自B+端,发电机负载特性好,等同于6或8管整流桥发电机。④发电机引出端只有B+、L,
外接电路简单,
并可用发
光管充电指示灯直接驱动,省掉了IG驱动线路。现已成功应用在农业机械和微车上,替代原3改4线电压调节器使用。⑤该调节器外形与桑塔纳3引脚通用,B+用高温导线引出,发电机工装模具不用改变就可直接安装,降低了发电机开发成本。⑥该产品为无刷发电机的推广开拓了更广阔的市场,无刷发电机建压转速(灭灯转速)高,这是多年来未解决的一道难题,应用该产品此问题便迎刃而解,建压转速可降至1300r/min以下,满足用户要求。
电压增高,当发电机输出电压大于30V并小于31V
经控制线KA送入B系统一个控
此时充
制信号,使B系统进入工作状态,并通过控制线KA
使发电机恢复正常发电状态,
以提示A系统
电指示灯暗亮,
B系统进入工作状
2)外接匹配电路。该发
电机外接匹配电路,考虑可靠性因素,
只需仪表
若
板上接一只2~3W指示灯,可由发光二极管代替,
该指示灯也
但须外
图11
匹配电路
接补偿电阻,如图11所示。
3)调节器输出电流可做
到5~15A,特别适合与有刷或无刷大功率发电机配套。
2.10高可靠双系统电压调节器与9或11管整流桥高可靠双系统电压调节器是应我国军方厂家设
匹配的驱动电路
计要求而开发的一种大功率发电机电压调节器,与
4)该调节器的不足是电路复杂,成本较高。3
结论
综上所述,我国目前在汽车发电机生产中,内装式调节器与整流桥的匹配模式主要有以上10种,根据整车电气线路设计和应用场合的不同以及生产成本的差异,
可择优选型,
以合理利用现有资源,
(编辑
易强山
)
提高市场竞争力。
9或11管整流桥匹配,如图10所示。
1)电压调节器采用主、辅双系统的高可靠设
计结构。工作原理如下:该产品内部装有2个(A和
B)独立的电压调节器,2个电压调节器通过一条控
制线KA连接在一起,有一个电子开关。
在调节器A和B的内部分别装
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