一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關的製作方法

2023-08-13 15:24:41

專利名稱：一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及汽車車載電子設備電源技術，特別是指一種由汽車發電機輸出電壓控 制的供電開關。
背景技術：
隨著電子技術在汽車技術領域的推廣應用，汽車車載電子設備呈現快速增長的趨 勢，車載電子設備的後加裝、改裝也呈現快速增長的趨勢。但車載電子設備在汽車上的後加 裝、改裝必然涉及到供電及供電控制問題，現有車載電子設備的後加裝、改裝過程幾乎無法 避免對汽車原有供電線路(線束)的破線作業，除破壞汽車內部裝飾外，更重要的是破線作 業導致汽車原有供電、控制線路(線束)絕緣性能的下降，增加了汽車電路短路甚至自燃故 障的機率，影響汽車整車安全性能。

發明內容
本發明的目的是提供一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關，該供電開關以汽車 發電機輸出電壓為控制信號，實現發電機工作時向指定電子設備供電或切斷供電，發電機 停止工作時切斷供電或接通供電。在本發明所述供電開關的支持下，汽車後加裝電子設備 供電可直接取自於汽車電瓶，實現汽車發動後自動供電，避免對汽車原有供電電路、控制線 路(線束)的破線作業。本發明為一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關，包括供電電子開關的控制方 式，其特徵是該供電開關主要由與汽車電瓶(發電機輸出電壓)連接的、監測汽車發動機 工作狀態和/或提供控制信號的穩壓二極體，擔任供電電子開關的場效應管，與場效應管 控制極連接的穩壓延時電路組成。所述的穩壓二極體穩壓值取值範圍N穩為:(發動機輸出電壓-0. 3) V彡(電 瓶空載電壓+0. 3) V。所述的與場效應管控制極連接的穩壓延時電路，包括RC充放電延時電路和/或其 他延時電路，延時範圍在數秒至數十秒之間。本發明所述的一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關之穩壓管，其穩壓值範圍 根據汽車供電系統電瓶空載電壓(未充電狀態)和發電機輸出電壓(充電狀態電瓶電 壓)選取，當汽車供電系統標稱工作電壓為12V時，電瓶充電足量後空載電壓為12. 6V左 右，發電機輸出電壓(充電狀態電瓶電壓)為14. IV左右，穩壓管可選取穩壓值範圍為 12. 9V-13. 8V，可以監測發電機工作狀態並獲取控制場效應管導通、截止的控制信號。本發明所述的一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關由場效應管擔任電子開關， 包括Pmos場效應管擔任供電迴路的高端(Vcc)控制和/或Nmos場效應管擔任供電迴路的 低端(地)控制。以穩壓值大於汽車電瓶空載電壓並小於發電機輸出電壓(充電狀態電瓶 電壓)的穩壓管監測發電機工作狀態並獲取供電控制電壓信號，該控制電壓信號控制場效 應管的導通或截止。
汽車發電機輸出電壓與發動機轉速關聯而必然波動，當發動機低轉速運行或轉速 不穩定時，發電機輸出電壓可能瞬間或短時間小於穩壓管穩壓值，造成供電開關瞬間或短 時間斷供電，為此，本發明技術方案在場效應管控制極接入穩定控制極電壓的延時電路，當 汽車發電機輸出電壓波動時，延時電路為場效應管控制極提供短時間相對穩定的控制電 壓，吸收或消除發電機輸出電壓波動對供電開關連續平穩供電的影響。根據實際應用情況和車載電子設備的供電要求，與場效應管控制極連接的穩壓延 時電路延時範圍可在數秒至數十秒之間選取。本發明有以下有益效果本發明特別設計的「發電機輸出電壓控制供電開關截止 或導通」技術方案，只需直接將電子設備與汽車電瓶連接，即可自動實現對指定電子設備的 自動供電控制，無需與汽車電門鑰匙(開關)控制電路連接，徹底避免了對汽車原有供電線 路(線束)的破線作業，使車載電子設備的後加裝、改裝業務對汽車原有性能的影響降至最 低，符合汽車安全性能要求，且供電線路簡潔，降低了電子設備後加裝、改裝的裝配工作量。


圖1為本發明以Pmos管組成的發電機輸出電壓控制供電(導通)開關電路原理 圖。圖2為本發明以Nmos管組成的發電機輸出電壓控制供電(截止)開關電路原理 圖。
具體實施例方式以下根據附圖對發電機輸出電壓控制供電開關工作原理作具體說明。本發明實施例1是由Pmos管組成的發電機輸出電壓控制供電(導通)開關電路， 如圖1所示，Pmos管5源極(S)與汽車電瓶1+極連接，漏極(D)為輸出端，與車載電子設 備8 (RLl)連接，13V穩壓管3負極接電瓶1+極，正極串聯限流電阻2 (Rl)後與三極體6基 極連接，三極體6的C極與Pmos管5控制極(G)連接，電阻4 (R2)跨接在Pmos管5的源極 (S)和控制極(G)之間，電容7 (C)正極接Pmos管5的控制極，負極接地。當汽車發電機9未工作無輸出電壓時，電瓶1電壓在12. 6V左右，穩壓管3截止，三 極管6的基極電壓低於0. 7V也呈現截止狀態，Pmos管5控制極經電阻4 (R2)與電瓶+極連 接而呈現高電壓，Pmos管5截止。當汽車發電機9工作時，發電機正常輸出電壓在14. IV左 右，13V穩壓管3導通而使三極體6基極電壓大於0. 7V，三極體6處於飽和導通狀態，Pmos 管5控制極電壓為三極體CE極之間飽和壓降，Pmos管導通，實現發電機輸出電壓自動供電 功能。當汽車發電機9輸出電壓波動低於13V時，穩壓管3截止而使三極體6呈現截止狀 態，Pmos管5控制極應相應呈現高電壓，但由於連接在Pmos管5控制極(G)上的電容(C) 7 通過電阻(R2)4充電需要一定的時間，也即Pmos管5控制極由低電壓升至高電壓(> 4V) 需要一定時間，Pmos管5控制極將在一定時間內維持原來的低電壓，Pmos管5繼續維持導 通，適當選取電容(C)7和電阻(R2)4的數值，Pmos管5的維持導通時間可在數秒至數十秒 之間選擇，吸收或消除發電機輸出電壓波動的影響，實現平穩持續供電。本發明實施例2是由Nmos管組成的發電機輸出電壓控制供電(截止)開關電路，如圖2所示。由Nmos管組成的發電機輸出電壓控制供電(截止)電路，適用於發電機工作 時停止供電、而停車時向指定電子設備供電的應用(如防盜設備)，汽車電瓶10與車載電子 設備(RL2) 14正極(+)連接，車載電子設備(RL2) 14負極與極Nmos管17的漏極(D)連接， Nmos管17的源極(S)接地。停車時發電機18不工作無輸出電壓，穩壓管12截止，三極體15也截止，Nmos管 17控制極G經電阻(R4) 13與電瓶10正極連接而呈現高電壓，Nmos管17導通，電瓶10經 車載電子設備(RL2) 14, Nmos管17再回到電瓶，形成供電迴路。當發電機18工作輸出電壓時，穩壓管12導通，三極體15也導通，Nmos管17控制 極G為低電壓(三極體C-E極飽和壓降)，Nmos管17截止，切斷汽車電瓶對指定車載電子 設備(RL2)14的供電。 Nmos管17控制極G電壓穩定由電阻13 (R4)、三極體15和電容(C) 16的工作狀 態聯合決定，當發電機輸出電壓波動低於穩壓管穩壓電壓時，三極體瞬間截止，但由於電容 (C) 16需要一定的充電時間，適當選取合適的阻容元件數值，可使Nmos管17控制極短時間 維持低電壓，保持Nmos管17截止工作狀態。
權利要求
1.一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關，包括供電電子開關的控制方式，其特徵是 該供電開關主要由與汽車電瓶(發電機輸出電壓)連接的、監測汽車發動機工作狀態和/ 或提供控制信號的穩壓二極體，擔任供電電子開關的場效應管，與場效應管控制極連接的 穩壓延時電路組成。
2.根據權利要求1所述的一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關，其特徵是所述的 穩壓二極體穩壓值取值範圍Vs* :(發動機輸出電壓-0.(電瓶空載電壓+0. 3) V。
3.根據權利要求1所述的一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關，其特徵是所述的 與場效應管控制極連接的穩壓延時電路，包括RC充放電延時電路和/或其他延時電路，延 時範圍在數秒至數十秒之間。
全文摘要
本發明提供一種汽車發電機輸出電壓控制供電開關，由場效應管(Pmos或Nmos)擔任供電電子開關，以穩壓值大於汽車電瓶空載電壓並小於發電機工作輸出電壓的穩壓管監測發電機工作狀態，以發電機輸出電壓控制場效應管的導通或截止，以與場效應管控制極連接的延時電路提供控制極電壓的短時間相對穩定，吸收或消除汽車發電機輸出電壓波動對供電開關的影響，實現汽車發電機輸出電壓控制下對車載指定電子設備的平穩連續供電。
文檔編號H02P9/48GK102055399SQ200910209849
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月9日 優先權日2009年11月9日
發明者傅建中 申請人:傅建中