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Dokumentenidentifikation DE3418362C2 23.02.1989
Titel Steuervorrichtung für einen Ladegenerator
Anmelder Mitsubishi Denki K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Katashima, Tadashi;
Iwaki, Yoshiyuki, Himeji, Hyogo, JP
Vertreter Eitle, W., Dipl.-Ing.; Hoffmann, K., Dipl.-Ing. Dr.rer.nat.; Lehn, W., Dipl.-Ing.; Füchsle, K., Dipl.-Ing.; Hansen, B., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Brauns, H., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Görg, K., Dipl.-Ing.; Kohlmann, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte; Nette, A., Rechtsanw., 8000 München
DE-Anmeldedatum 17.05.1984
DE-Aktenzeichen 3418362
Offenlegungstag 20.12.1984
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 23.02.1989
Veröffentlichungstag im Patentblatt 23.02.1989
IPC-Hauptklasse H02J 7/24
Zusammenfassung Eine Steuereinrichtung für einen Drehstromgenerator ist in einer einzigen hybriden integrierten Schaltung ausgebildet. Das Ausgangssignal des Drehstromgenerators dient zum Treiben der Feldwicklung des Generators und wird gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung wird durch zwei Widerstände geteilt, von denen ein Widerstand mit einem Glättungskondensator parallel geschaltet ist. Ein Detektor und Verstärkungstransistor verstärkt das an dem Anschlußpunkt der beiden Widerstände vorhandene Spannungssignal und überträgt das verstärkte Signal über eine Zenerdiode auf die Basis eines Steuertransistors, welcher einen Schalttransistor treibt, der die Strommenge steuert, die durch die Feldwicklung des Generators fließt.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung für einen Ladegenerator mit

  • a) einer Einrichtung zur Gleichrichtung eines Ausgangswechselstromes, der an Ausgangsanschlüssen von Statorwicklungen des Ladegenerators erzeugt wird, um eine Speicherbatterie zu deren Ladung und eine Feldwicklung des Generators mit Gleichspannung zu versorgen,
  • b) einem Schalttransistor zur Steuerung der Strommenge, die durch die Feldwicklung fließt,
  • c) einem Steuertransistor zur Steuerung des Schalttransistors,
  • d) einem ersten und zweiten Widerstand zur Bildung eines Spannungsteilers für die Spannungsteilung einer von der Gleichrichtereinrichtung erzeugten Gleichspannung,
  • e) einem Kondensator, der zwischen einem Anschlußpunkt des ersten und zweiten Widerstandes und einem Masseanschluß vorgesehen ist, und
  • f) einer Zenerdiode, die an die Basis des Steuertransistors angeschlossen ist und leitend wird, wenn die am durch die Widerstände gebildeten Spannungsteiler anliegende Gleichspannung größer als ein vorgegebener Wert wird.


Eine solche Steuervorrichtung eignet sich besonders für den Gebrauch bei Fahrzeugen.

Eine konventionelle Vorrichtung wird im folgenden im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 ein Generator bezeichnet. 1 bezeichnet eine Dreiphasenspulenanordnung eines Stators, 2 eine Feldwicklung, 3 einen Gleichrichter, 31, 32 und 33 einen ersten, zweiten und dritten Gleichrichterausgangsanschluß, 4 eine Speicherbatterie, 5 eine Anzeigelampe, 6 einen Tastschalter, 7 eine Steuervorrichtung, 71 einen Schalttransistor zum Schalten eines Feldstromes, 72 einen Steuertransistor zur Steuerung des Transistors 71, 73 einer Zenerdiode, die verwendet wird, eine Ausgangsspannung für den Generator zu bestimmen, welche leitfähig wird, wenn die Ausgangsspannung größer als ein vorgegebener Wert wird, 74 und 75 einen ersten und zweiten Widerstand, die zusammen eine Spannungsteilerschaltung bilden, und 76 ein Glättungskondensator. Der Steuertransistor 72 und die Zenerdiode 73 sind auf einem monolitischen Chip vorgesehen.

Die konventionelle Vorrichtung gemäß Fig. 1 arbeitet wie folgt. Wenn der Tastschalter 6 geschlossen wird, fließt der Strom von der Speicherbatterie 4 über den Tastschalter 6, die Anzeigelampe 5 und die Feldwicklung 2 mit der Folgewirkung, daß die Anzeigelampe 5 aufleuchtet und die Feldwicklung bestromt wird. Wenn als nächstes die Maschine (nicht dargestellt) beginnt, den Generator 10 anzugreifen, wird eine Spannung am ersten und zweiten Ausgangsanschluß 31 und 32 erzeugt. Die Spannung am ersten Ausgangsanschluß 31 wird zur Ladung der Speicherbatterie 4 verwendet. Da die gleiche Spannung am zweiten Ausgangsanschluß 32 erzeugt wird, die gleich der am ersten Ausgangsanschluß ist, sind die Spannungen an den beiden Anschlüssen der Anzeigelampe 5 gleich. Daher leuchtet die Anzeigelampe 5 nicht. Wenn die Geschwindigkeit der Maschine weiter zunimmt, so daß die Spannung am Anschlußpunkt a der Widerstände 74 und 75 den vorgegebenen Wert übersteigt, wird die Zenerdiode 73 leitend. Als Ergebnis wird der Steuertransistor 72 durchgesteuert, während der Schalttransistor 71 ausgeschaltet wird. Somit wird der Stromfluß durch die Feldwicklung 2 unterbrochen. Daher verringert sich der Betrag des Stromes, der durch die Feldwicklung 2 fließt. Die Spannung, die an den Ausgangsanschlüssen erzeugt wird, wird ebenfalls verringert. Als Ergebnis wird die Zenerdiode 73 erneut nicht leitend. Somit wird der Schalttransistor 71 erneut durchgesteuert, so daß die erneute Spannung zunimmt. Durch Wiederholung der vorgenannten Vorgänge wird der Ausgang des Generators 10 auf einen vorgegebenen Spannungspegel gehalten.

Am Ausgang dieses Generatortypes ist eine Welligkeits- oder Oberwellenkomponente vorhanden (Brummen). Die Größe dieser Welligkeitskomponente nimmt zu mit ansteigendem Ausgangsstrom. Da die Zenerdiode 73 in Abhängigkeit von der Amplitude (Spitzenwert) der Welligkeitskomponente leitet oder nicht, zeigt eine Ausgangsspannungsanzeige, die einen mittleren Wert zur Anzeige bringt, einen unterschiedlichen Wert vom Maximumwert her an. Zur Verringerung dieser Differenz ist der Glättungskondensator 76 vorgesehen. Jedoch können die Widerstandswerte der Widerstände 74 und 75 nicht erhöht werden, damit die Zenerdiode 73 zufriedenstellend arbeitet. Somit müßte die Kapazität des Kondensators 76 groß sein. Es ist jedoch schwierig, die konventionelle Schaltung in hybrider IC-Form herzustellen.

Aus der DE-OS 27 25 785 ist ein Halbleiter-Spannungsregler bekannt. Widerstände werden durch die Spannung eines Spannungsteilers angesteuert. Transistoren dienen zur Ansteuerung des Spannungsteilers unter Einsatz einer Zenerdiode. Diese schaltungstechnische Ausbildung ist nachteilig, da einerseits eine Reihe von Schaltungselementen benötigt werden, und da andererseits die Kapazität der verwendeten Kondensatoren zu groß ist, um eine kompakte integrierte Bauweise zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Steuervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Kapazität des zur Beseitigung der Welligkeit dienenden Kondensators gering ist, um auf diese Weise eine hybride IC-Herstellungstechnik zu ermöglichen.

Die Aufgabe wird gelöst durch

  • g) einen Detektor- und Verstärkungstransistor, in dessen Kollektor-Emitterkreis die Zenerdiode angeordnet, dessen Basis an den Anschlußpunkt des durch die Widerstände gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist und dessen Kollektor mit einem Gleichrichterausgang verbunden ist.


Der Detektor- und Verstärkungstransistor kann daher in vorteilhafter Weise zusammen mit der Zenerdiode und dem Steuertransistor als monolytischer Chip ausgebildet werden.

Im folgenden werden die Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung eines Ladegenerators, der im Zusammenhang mit einer konventionellen Steuerschaltung verwendet wird, und

Fig. 2 eine Schaltung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die vorliegende Erfindung wird nun im Zusammenhang mit Fig. 2 beschrieben, in der gleiche Bezugszeichen verwendet werden wie in Fig. 1 und hierbei entsprechende Teile bezeichnet sind. Mit 77 ist ein Transistor bezeichnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 2 können die Widerstandswerte der Widerstände 74&min; und 75&min; größer gemacht werden als in der konventionellen Schaltung, und zwar aufgrund der Stromverstärkung des Transistors 77. Der Kapazitätswert des Kondensators 76&min; kann verringert werden, und zwar im inversen Verhältnis zu den Widerstandswerten der Widerstände 74&min; und 75&min;. Somit ist die Schaltung wirtschaftlich und kann in kompakter Weise in hybrider IC-Form ausgebildet sein. Der Transistor 77 ist in einem monolitischen Chip zusammen mit der Zenerdiode 73 und dem Transistor 72 ausgebildet. Daher ist die Größe des Chips fast die gleiche wie beim bekannten Chip, welcher aus der Zenerdiode 73 und dem Transitor 72 zusammengesetzt ist. Der Arbeitsaufwand, der zur Herstellung des Chips erforderlich ist sowie seine Kosten sind ungefähr die gleichen wie beim Stand der Technik.

Wie zuvor im Zusammenhang mit der Erfindung beschrieben, kann der Kapazitätswert eines Kondensators, der zur Beseitigung der Welligkeitskomponente verwendet wird und der zur Stabilisierung des Betriebes der Zenerdiode dient, verringert werden. Daher ist die Steuervorrichtung der vorliegenden Erfindung wirtschaftlich und einfach in hybrider IC-Form ausgebildet.


Anspruch[de]
  1. 1. Steuervorrichtung für einen Ladegenerator mit
    1. a) einer Einrichtung (3) zur Gleichrichtung eines Ausgangswechselstromes, der an Ausgangsanschlüssen von Statorwicklungen (1) des Ladegenerators erzeugt wird, um eine Speicherbatterie (4) zu deren Ladung und eine Feldwicklung (2) des Generators mit Gleichspannung zu versorgen,
    2. b) einem Schalttransistor (71) zur Steuerung der Strommenge, die durch die Feldwicklung (2) fließt,
    3. c) einem Steuertransistor (72) zur Steuerung des Schalttransistors (71),
    4. d) einem ersten und zweiten Widerstand (74&min;, 75&min;) zur Bildung eines Spannungsteilers für die Spannungsteilung einer von der Gleichrichtereinrichtung (3) erzeugten Gleichspannung,
    5. e) einem Kondensator (76&min;), der zwischen einem Anschlußpunkt (a) und des ersten und zweiten Widerstandes (74&min;, 75&min;) und einem Masseanschluß vorgesehen ist, und
    6. f) einer Zenerdiode (73), die an die Basis des Steuertransistors (72) angeschlossen ist und leitend wird, wenn die am durch die Widerstände (74&min;, 75&min;) gebildeten Spannungsteiler anliegende Gleichspannung größer als ein vorgegebener Wert wird,
  2. gekennzeichnet durch
    1. g) einen Detektor- und Verstärkungstransistor (77), in dessen Kollektor-Emitterkreis die Zenerdiode (73) angeordnet, dessen Basis an den Anschlußpunkt (a) des durch die Widerstände (74&min;, 75&min;) gebildeten Spannungsteilers angeschlossen ist und dessen Kollektor mit einem Gleichrichterausgang verbunden ist.
  3. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor- und Verstärkungstransistor (77) zusammen mit der Zenerdiode (73) und dem Steuertransistor (72) durch einen monolithischen Chip gebildet ist.
  4. 3. Steuervorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinrichtung (3) einen ersten Gleichspannungsausgang (31) aufweist, an den die Speicherbatterie (4) angeschlossen ist, und einen zweiten Gleichspannungsausgang (32) besitzt, an den die Feldwicklung (2) und der durch die Widerstände (74&min;, 75&min;) gebildete Spannungsteiler angeschlossen sind.






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