引言

　　在當前汽車電子化程度已成為國際上衡量汽車先進水平的重要標準的前提下，各國都竟相發(fā)展這一行業(yè)，不斷應用高新技術(shù)，提高汽車電氣化性能，以求獲得更大的市場。正是在這樣的環(huán)境下刺激和推動了汽車電子這一行業(yè)不斷向前發(fā)展。

　　眾所周知，穩(wěn)定性差和壽命短是目前汽車電壓調(diào)節(jié)器的通病，調(diào)節(jié)器的不穩(wěn)定會導致發(fā)電機輸出電壓的不穩(wěn)定，從而使整車用電設(shè)備的電源電壓存在很大的波動，這對整車電路的正常工作是不利的，同時也會降低用電沒備的壽命。調(diào)節(jié)器的壽命短不僅會帶來經(jīng)濟負擔，對發(fā)電機輸出電壓的穩(wěn)定也是不利的。

　　將電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計成單片CMOS集成電路，從而減小了調(diào)節(jié)器的體積，使其可以和交流發(fā)電機制作在一起。這樣既提升了調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性，提高了整車供電質(zhì)量，有效延長了汽車電子設(shè)備的使用壽命，又適應了當前汽車交流發(fā)電機體積小而輸出功率大的發(fā)展趨勢。同時該設(shè)計還適應了當前調(diào)節(jié)器“高性能、多功能、大功率、長壽命”的追求目標。

1 電路原理與結(jié)構(gòu)

　　汽車電子調(diào)節(jié)器的原理框圖如圖1所示。

　　當汽車啟動加入輸入電壓后，基準電壓源產(chǎn)生基準電壓提供給內(nèi)部電路使用；誤差放大器接收輸出電壓信號；過流保護電路取樣功率管的輸出電流；熱保護電路檢查電路的溫度；誤差放大、過流安全區(qū)保護和過熱保護電路共同送入功率管，當其中只要有一種異?，F(xiàn)象出現(xiàn)，調(diào)整管將關(guān)斷，起到調(diào)整電壓和保護作用。

2 電路設(shè)計

　　2．1 前端基準源

　　該設(shè)計的芯片電路中的前端基準電壓源是為了提供一個對電源電壓和溫度而言都很穩(wěn)定的基準電壓給后續(xù)的差分比較電路，再由差分比較電路將其與取樣自發(fā)電機輸出的電壓進行比較來控制發(fā)電機的輸出，其電路如圖2所示。圖2中M1，M2，M5組成鏡像電流源，使流過三管的電流相等，均為I；M3，M4組成電壓鉗制電路，使A，B兩點的電壓保持一致。鏡像電流源和電壓鉗制電路一起組成一個PTAT源，用它的正溫度系數(shù)去補償P-N結(jié)的負溫度系數(shù)，從而得到基本上不隨溫度變化的基準電壓。

　　2．2 差分比較電路

　　差分比較級電路的功能是將來自前端基準電壓源的基準電壓和發(fā)電機的取樣電壓進行比較。當發(fā)電機輸出電壓低于14 V時，勵磁電流調(diào)整管正常工作，流過發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組的勵磁電流迅速上升，發(fā)電機輸出電壓也迅速升高。當發(fā)電機輸出電壓達到14 V時，使差分輸出電壓足以驅(qū)動后續(xù)控制電路控制勵磁電流調(diào)整管柵極接地，將其柵極電流分走，降低了發(fā)電機動子繞組的勵磁電流，從而降低了發(fā)電機輸出電壓，達到電壓調(diào)節(jié)功能。其電路如圖3所示。

　　2．3 發(fā)電機輸出電壓取樣電路

　　汽車調(diào)節(jié)器的功能是調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓，將其控制在某一值附近。既然要控制發(fā)電機的輸出電壓，就需要取樣發(fā)電機的輸出。電子調(diào)節(jié)器的電壓取樣方式有兩種，即取樣發(fā)電機的輸出電壓和取樣蓄電池的電壓。在分離器件調(diào)節(jié)器中大多采用雙取樣法，在本設(shè)計中前端基準電壓源已提供了一個精確的比較電壓，所以取樣交流發(fā)電機輸出電壓即可。取樣電路如圖4所示。圖4中電阻R5，R6和M13組成節(jié)能電路，當汽車停止工作時，這部分電路切斷調(diào)節(jié)器電路與蓄電池的連接，避免了蓄電池電量的流失。