一種單片式CM0S汽車電子調節器

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，各國都竟相發展這一行業，不斷應用高新技術，提高汽車電氣化性能，以求獲得更大的市場。正是在這樣的環境下刺激和推動了汽車電子這一行業不斷向前發展。
眾所周知，穩定性差和壽命短是目前汽車電壓調節器的通病，調節器的不穩定會導致發電機輸出電壓的不穩定，從而使整車用電設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。調節器的壽命短不僅會帶來經濟負擔，對發電機輸出電壓的穩定也是不利的。
將電壓調節器設計成單片CMOS集成電路，從而減小了調節器的體積，使其可以和交流發電機制作在一起。這樣既提升了調節器的穩定性，提高了整車供電質量，有效延長了汽車電子設備的使用壽命，又適應了當前汽車交流發電機體積小而輸出功率大的發展趨勢。同時該設計還適應了當前調節器“高性能、多功能、大功率、長壽命”的追求目標。

1 電路原理與結構
汽車電子調節器的原理框圖如圖1所示。

當汽車啟動加入輸入電壓后，基準電壓源產生基準電壓提供給內部電路使用；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常現象出現，調整管將關斷，起到調整電壓和保護作用。

2 電路設計
2．1 前端基準源
該設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定的基準電壓給后續的差分比較電路，再由差分比較電路將其與取樣自發電機輸出的電壓進行比較來控制發電機的輸出，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，用它的正溫度系數去補償P-N結的負溫度系數，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電機的取樣電壓進行比較。當發電機輸出電壓低于14 V時，勵磁電流調整管正常工作，流過發電機轉子繞組的勵磁電流迅速上升，發電機輸出電壓也迅速升高。當發電機輸出電壓達到14 V時，使差分輸出電壓足以驅動后續控制電路控制勵磁電流調整管柵極接地，將其柵極電流分走，降低了發電機動子繞組的勵磁電流，從而降低了發電機輸出電壓，達到電壓調節功能。其電路如圖3所示。