專利名稱：單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種控制交流發(fā)電機(jī)的激磁電流，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)輸出電壓的調(diào)壓裝置，特別 是適用于各種中高檔汽車的交流發(fā)電機(jī)。
技術(shù)背景目前，市面上公知的車用交流發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)器可分為晶體管式電壓調(diào)節(jié)器和專用 集成電路式電壓調(diào)節(jié)器。晶體管式調(diào)節(jié)器是由若干個(gè)晶體管及相關(guān)的輔助電子組件設(shè)計(jì)構(gòu) 成，它一般只能實(shí)現(xiàn)低精度的電壓調(diào)節(jié)功能，無法實(shí)現(xiàn)晶體保護(hù)、軟開機(jī)和B線的調(diào)節(jié)功 能，電壓調(diào)節(jié)范圍小無法用于較惡烈的天氣環(huán)境中。另外通用的大部份調(diào)節(jié)器的空間都是 非常有限的，而晶體管式調(diào)節(jié)器由于晶體管的數(shù)量太多，從而導(dǎo)致制造的車用電壓調(diào)節(jié)器 的體積大。其次，晶體管的數(shù)量太多，汽車運(yùn)行進(jìn)會(huì)導(dǎo)致晶體發(fā)熱量大，影響調(diào)節(jié)器的使 用壽命，而且在制造過程中貼片工藝復(fù)雜，可變性較大，生產(chǎn)效率低下。專用集成電路式電壓調(diào)節(jié)器，目前市面上所用的一般都是通過進(jìn)口購買的，成本很高， 無法實(shí)現(xiàn)普遍需求。另外，集成電路功能比較單一無法實(shí)現(xiàn)自身調(diào)節(jié)，外圍電路設(shè)計(jì)必須 按照車用集成電路的腳位功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，非常呆板，并且該系列的車用集成電路本身有一 些局限性，可移植性也較差，不同的調(diào)節(jié)器需要購置不同的專用集成電路，以至無法完全 滿足客戶日益增長的需求。 發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有的晶體管式調(diào)節(jié)器的功能簡單、體積限制和集成電路式調(diào)節(jié)器移植性差的 缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器。其技術(shù)構(gòu)思為將編程好的控制程序?qū)胫羻纹瑱C(jī)的存儲(chǔ)器中，工作時(shí)，單片機(jī)監(jiān)測 引腳輸入的汽車蓄電瓶充電電壓、發(fā)電機(jī)輸出電壓和脈沖寬度信號(hào)，通過內(nèi)置比較器比較 發(fā)電機(jī)輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓，然后通過比較值由程序發(fā)出信號(hào)，使電壓在標(biāo)準(zhǔn)電壓上下作 微小變動(dòng)。并且可以根據(jù)各汽車調(diào)節(jié)器的性能指標(biāo)，對(duì)程序略作修改就可以適用于各種汽3車電壓調(diào)節(jié)器。本實(shí)用新型解決的技術(shù)方案是 一種單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器，具有蓄電瓶電壓檢測 端子(S)、發(fā)電機(jī)輸出端子(B+)、發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測端子(P)、 充電指示燈連接端子(L)、點(diǎn)火開關(guān)連接端子(IG)，接地端(E)，其特征在于它還設(shè) 有單片機(jī)，單片機(jī)的八個(gè)管腳分別連接相應(yīng)的外接端子，點(diǎn)火開關(guān)連接端子(IG)與單片 機(jī)的電源管腳pinl連接，單片機(jī)的管腳pin2接發(fā)電機(jī)輸出端子(B+)，單片機(jī)的管腳pin 3接蓄電瓶電壓檢測端子(S)，單片機(jī)的管腳pin4連接第一開關(guān)三極管，第一開關(guān)三極管 與充電指示燈連接端子(L)連接，單片機(jī)的管腳pin5與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測端子(P)連 接，單片機(jī)的管腳pin7連接第二開關(guān)三極管，第二開關(guān)三極管接發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)， 單片機(jī)的管腳pin6也與發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)連接，單片機(jī)的管腳pin8是電源接地；單片 機(jī)的八個(gè)腳與外接端子之間根據(jù)各自的需要設(shè)有分壓電路、濾波整流電路及穩(wěn)壓電路；在 所有外部連接端子在單片機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)裝有控制程序，以通過單片機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)電壓偵測、 蓄電瓶電壓檢測端子(S)的脫落警告、高低壓警告、強(qiáng)迫關(guān)機(jī)、負(fù)載調(diào)變、二次穩(wěn)壓、軟開 機(jī)的功能。對(duì)上述技術(shù)方案的改進(jìn)，是第一開關(guān)三極管、第二開關(guān)三極管用場效應(yīng)管替代。 在集成電路工作時(shí)，控制程序會(huì)分別監(jiān)測和控制單片機(jī)監(jiān)測引腳輸入的B+端電壓，S 端電壓和脈沖寬度信號(hào)，再通過內(nèi)置比較器比較發(fā)電機(jī)輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓，然后通過比 較值由程序發(fā)出信號(hào)，調(diào)變可變電阻，使電壓在標(biāo)準(zhǔn)電壓上下作微小變動(dòng)，達(dá)到調(diào)節(jié)功能。 其控制過程是當(dāng)偵測到發(fā)電機(jī)輸出電壓低于電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓設(shè)定值時(shí)，單芯片內(nèi) 部計(jì)時(shí)器啟動(dòng)，以每10ms增加1%的速度提高發(fā)電機(jī)的輸出電壓；當(dāng)偵測到發(fā)電機(jī)輸出電 壓高于電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部計(jì)時(shí)器重新開始計(jì)算，以每20ms減小P/o的 速度降低發(fā)電機(jī)的輸出電壓。如此反復(fù)進(jìn)行，從而調(diào)節(jié)三極管或場效應(yīng)管進(jìn)行控制交流發(fā) 電機(jī)的激磁電流，穩(wěn)定發(fā)電機(jī)輸出電壓。本發(fā)明新型的有益效果采用單片機(jī)，不但具有過流保護(hù)、B+端及S端的電壓偵測、 S端的脫落警告、高低壓警告、強(qiáng)迫關(guān)機(jī)、負(fù)載調(diào)變、二次穩(wěn)壓、的軟開機(jī)的功能，而且只需要根據(jù)不同車用調(diào)節(jié)器的性能指針對(duì)單片機(jī)的控制程序略作修改，就可以適用于各種 汽車電壓調(diào)節(jié)器，正常工作范圍為-40—125'C，電壓調(diào)節(jié)范圍寬，調(diào)節(jié)精度高，穩(wěn)定性高。 采用場效應(yīng)管作為開關(guān)，可進(jìn)一步提高可靠性。該電壓調(diào)節(jié)器，主體是單片機(jī)及兩個(gè)電子 開關(guān)，因而電路布查少，體積小，可靠性高，可滿足高低端客戶的要求。


圖1是單片機(jī)式電壓調(diào)節(jié)器的一種單片機(jī)示意圖。 圖2是單片機(jī)式電壓調(diào)節(jié)器的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
在圖1中是飛思卡爾的MC68HC908QT4單片機(jī)，管腳定義如下Pinl腳位與IG電源 相連，對(duì)單片機(jī)供給5V支流電源；Pin2腳位接B+端，偵測發(fā)電機(jī)B+端輸出民壓Pin3 通過與S端電壓輸入點(diǎn)相連，采集發(fā)電機(jī)S端和電瓶電壓pin4與發(fā)電機(jī)充電指示燈的L 端相接，充電指示燈，指示調(diào)節(jié)器的運(yùn)行狀態(tài)pin5接發(fā)電機(jī)的P端，用于檢測發(fā)電機(jī)的 轉(zhuǎn)動(dòng)頻率PS; Pin6接發(fā)電機(jī)的F端，實(shí)現(xiàn)電子開關(guān)保護(hù)功能；Pin7控制激磁組件的開或 關(guān)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)電壓調(diào)節(jié)功效；pin8是電源接地。如圖2所示，點(diǎn)火開關(guān)連接端子(IG)通過C1、 Rl、 Dl、 ZD1組成的分壓、穩(wěn)壓電 路與單片機(jī)的電源管腳pinl連接，單片機(jī)的管腳pin2通過R3、 R2、 C2組成的分壓、濾 波整流接發(fā)電機(jī)輸出端子(B+),單片機(jī)的管腳pin3通過R5、 R4、 C3組成的分壓、濾波 整流接接蓄電瓶電壓檢測端子(S)，'單片機(jī)的管腳pin4通過R6、 R7組成的輔助電路連接第 一開關(guān)三極管，第一開關(guān)三極管與充電指示燈連接端子(L)連接，單片機(jī)的管腳pin5通 過Rll、 D2、 R12、 R13組成的分壓、整流與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測端子(P)連接，單片機(jī) 的管腳pin7通過R9、 R9組成的輔助電路連接第二開關(guān)三極管，第二開關(guān)三極管接發(fā)電機(jī) 負(fù)載端子(F)，單片機(jī)的管腳pin6通過分壓電阻R8也與發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)連接，單 片機(jī)的管腳pin8連接是接地端(E);在單片機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)裝有控制程序，以通過單片機(jī)的 功能實(shí)現(xiàn)電壓偵測、蓄電瓶電壓檢測端子(S)的脫落警告、高低壓警告、強(qiáng)迫關(guān)機(jī)、負(fù)載調(diào) 變、二次穩(wěn)壓、軟開機(jī)的功能。單片機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的控制程序可根據(jù)實(shí)現(xiàn)的功能編制，這是該領(lǐng)域的技術(shù)人員都能輕易實(shí) 現(xiàn)的。在此，不再詳細(xì)描述控制程序的內(nèi)容。圖2所示的電路中，電子開關(guān)是采用三極管。顯而易見，采用場效應(yīng)管可替代三極管 作為電子開關(guān)，這樣可進(jìn)一步提高可靠性。如圖2所示，單片機(jī)用符號(hào)IC表示，當(dāng)IG輸入電壓大于等于4.7V時(shí)，IC開始工作， 當(dāng)IG輸入電壓小于4.7V時(shí)，IC處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)PS輸入大于10Hz、 B+及S點(diǎn)電壓均 大于0V且小于電壓調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓時(shí)，只要Pin6和pin4的輸出轉(zhuǎn)為L，每1秒將Pin6 輸出10ms高電壓寬的方波用來偵測Pin7腳位的輸入電壓是否大于IV,若大于1V則繼續(xù) 將Pin6/ pin4的輸出轉(zhuǎn)為L，并繼續(xù)用Pin6進(jìn)行偵測Pin7的電壓是否小于IV;反之則恢 復(fù)正常工作狀態(tài)由各端點(diǎn)控制其輸出狀況。對(duì)晶體直到過壓保護(hù)作用。當(dāng)偵測到Pin6電壓小于14.5V時(shí)，Pin6輸出為100%H,當(dāng)偵測Pin6電壓大于14.5V 時(shí)，Pin6輸出為100%L，此時(shí)IC內(nèi)部定時(shí)器啟動(dòng)，以每10ms增加1%的速度增加Pin6的 電壓值開始計(jì)算，當(dāng)下次偵測到Pin6的電壓小于14.5V時(shí)，Pin6就由所計(jì)算到的比例開始 以方波輸出H/L的比例，此時(shí)電壓增加的速度為每20ms增加1%的H，當(dāng)下次偵測到Pin6 的電壓大于14.5V時(shí)Pin6輸出為100%L，但內(nèi)部定時(shí)器由轉(zhuǎn)換時(shí)的點(diǎn)重新開始計(jì)算，達(dá)到 負(fù)載調(diào)變的功效，如此反復(fù)進(jìn)行。當(dāng)PS輸入小于lOHz， B+及S均大于OV且小于14.5V，此Pin6輸出為30%高電位， 70%低電位、Pin4輸出為H，顯示軟開機(jī)工作狀態(tài)。當(dāng)PS輸入大于10Hz、 B+及S均大于OV且小于轉(zhuǎn)軸壓14.5V，此時(shí)Pin6輸出為H(以 負(fù)載調(diào)變模式進(jìn)行)、Pin4輸出為L，顯示工作狀態(tài)正常。在B+端、S端的偵測狀態(tài)中(1)只要B+及S端電壓中的一個(gè)大于20.0V, pin4和 pin6輸出為L并強(qiáng)迫關(guān)機(jī)，此時(shí)只保留電壓偵測功能。(2)只要B+及S端電壓中的一個(gè) 小于9.0V， pin6輸出為100。/。，同時(shí)pin4輸出為H，為低壓警告。(3)只要B+及S端電 壓中的一個(gè)大于16.5V， pin6輸出為100%L，同時(shí)pin4輸出為H，為高壓警告。(4) S端 脫落時(shí)，pin4輸出為H，為高壓警告。
權(quán)利要求
1、單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器，具有蓄電瓶電壓檢測端子(S)、發(fā)電機(jī)輸出端子(B+)、發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測端子(P)、充電指示燈連接端子(L)、點(diǎn)火開關(guān)連接端子(IG)、接地端(E)，其特征在于它還設(shè)有單片機(jī)，單片機(jī)的八個(gè)腳分別連接相應(yīng)的外接端子，點(diǎn)火開關(guān)連接端子(IG)與單片機(jī)的電源管腳pin1連接，單片機(jī)的管腳pin2接發(fā)電機(jī)輸出端子(B+)，單片機(jī)的管腳pin3接蓄電瓶電壓檢測端子(S)，單片機(jī)的管腳pin4連接第一開關(guān)三極管，第一開關(guān)三極管與充電指示燈連接端子(L)連接，單片機(jī)的管腳pin5與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測端子(P)連接，單片機(jī)的管腳pin7連接第二開關(guān)三極管，第二開關(guān)三極管接發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)，單片機(jī)的管腳pin6也與發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)連接，單片機(jī)的管腳pin8是電源接地；單片機(jī)的八個(gè)腳與外接端子之間根據(jù)各自的需要設(shè)有分壓電路、濾波整流電路及穩(wěn)壓電路；在所有外部連接端子在單片機(jī)的存儲(chǔ)器內(nèi)裝有控制程序，以通過單片機(jī)的功能實(shí)現(xiàn)電壓偵測、蓄電瓶電壓檢測端子(S)的脫落警告、高低壓警告、強(qiáng)迫關(guān)機(jī)、負(fù)載調(diào)變、二次穩(wěn)壓、軟開機(jī)的功能。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述第一開關(guān)三極 管、第二開關(guān)三極管用場效應(yīng)管替代。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于所述單片機(jī)是 飛思卡爾的MC68HC908QT4單片機(jī)。
全文摘要
一種單片機(jī)式車用電壓調(diào)節(jié)器，采用單片機(jī)為控制IC，把控制程序?qū)胫羻纹瑱C(jī)的存儲(chǔ)器中，單片機(jī)的八個(gè)管腳通過輔助電路連接相應(yīng)的外接端子[蓄電瓶電壓檢測端子(S)、發(fā)電機(jī)輸出端子(B+)、發(fā)電機(jī)負(fù)載端子(F)、發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)檢測端子(P)、充電指示燈連接端子(L)、點(diǎn)火開關(guān)連接端子(IG)，接地端(E)，工作時(shí)，單片機(jī)監(jiān)測蓄電瓶電壓、發(fā)電機(jī)輸出電壓和脈沖寬度信號(hào)，通過內(nèi)置比較器比較發(fā)電機(jī)輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)電壓，比較值結(jié)果由程序發(fā)出信號(hào)，使電壓在標(biāo)準(zhǔn)電壓上下作微小變動(dòng)，并且對(duì)程序略作修改就可以適用于各種汽車發(fā)電機(jī)的電壓調(diào)節(jié)。該電壓調(diào)節(jié)器不但體積小，而且功能強(qiáng)、可靠性高，能替代現(xiàn)有的各類電壓調(diào)節(jié)器。
文檔編號(hào)H02P9/30GK101252288SQ20081000002
公開日2008年8月27日 申請(qǐng)日期2008年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月3日
發(fā)明者張書郎 申請(qǐng)人:張書郎