第三節(jié) 電子式調(diào)節(jié)器
    一、電子調(diào)節(jié)器優(yōu)點
    電子調(diào)節(jié)器由電子元件組成，利用晶體管的開關(guān)特性來控制發(fā)電機電壓的裝置或與其他輔助電子控制器組合在一起的裝置。
    電子調(diào)節(jié)器是利用晶體三極管的開關(guān)特性制成的，即將晶體三極管作為一只開關(guān)串聯(lián)在發(fā)電機磁場電路中，根據(jù)發(fā)電機輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導(dǎo)通和截止來達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機磁場電流使發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定在某一規(guī)定的范圍之內(nèi)。由于汽車交流發(fā)電機有內(nèi)搭鐵與外搭鐵之分，因此，與之匹配使用的電子調(diào)節(jié)器也有內(nèi)搭鐵與外搭鐵兩類。
    交流發(fā)電機電子調(diào)節(jié)器與電磁式調(diào)節(jié)器相比，具有以下優(yōu)點：
    1．調(diào)節(jié)電壓穩(wěn)定
    電子調(diào)節(jié)器是利用晶體管的開關(guān)特性來控制發(fā)電機輸出電壓，不存在機械慣性和磁滯性，所以調(diào)節(jié)電壓脈動幅度（即調(diào)節(jié)電壓上限值與下限值之差，也稱調(diào)節(jié)容差）很小，調(diào)節(jié)電壓（即發(fā)電機輸出的平均電壓值）穩(wěn)定。
    2．工作可靠性高
    電子調(diào)節(jié)器既無機械觸點、銜鐵等移動部件，也無固有振動頻率。汽車行駛中劇烈地振動和沖擊，對晶體管的開關(guān)特性毫無影響，因此工作可靠性高。
    3．使用壽命長
    由于沒有觸點，不存在燒蝕、變形等問題，其使用壽命取決于電子元件的使用壽命以及生產(chǎn)工藝的先進(jìn)程度（一般說來，集成電路調(diào)節(jié)器的使用壽命長于分立元件調(diào)節(jié)器）。目前，電子調(diào)節(jié)器的使用壽命可達(dá)16×104km，是電磁振動式調(diào)節(jié)器使用壽命的2～3倍。
    4．無需維修
    現(xiàn)代汽車用電子調(diào)節(jié)器大都采用環(huán)氧樹脂封裝，以提高其防塵和耐腐蝕性能，因此無需也無法維修。
    5．能滿足大功率發(fā)電機要求
    現(xiàn)代汽車的用電設(shè)備越來越多，配用交流發(fā)電機的功率隨之增大。發(fā)電機功率越大，磁場電流也越大，通過選擇不同功率的晶體管，即可滿足發(fā)電機功率增大的要求。電磁振動式調(diào)節(jié)器受觸點斷開功率的限制，難以滿足大功率發(fā)電機的要求。
    6．對無線電干擾小
    電子調(diào)節(jié)器既無觸點產(chǎn)生電火花，也無電磁鐵機構(gòu)產(chǎn)生電磁波，因此不會發(fā)射干擾信號。只有調(diào)節(jié)電壓的脈動會產(chǎn)生微小的干擾信號。
    7．集成電路調(diào)節(jié)器除具有上述優(yōu)點之外，還有以下兩個突出優(yōu)點：
   （1）可作為一個標(biāo)準(zhǔn)部件裝在發(fā)電機上，這樣便可省去點火開關(guān)至調(diào)節(jié)器，以及調(diào)節(jié)器至交流發(fā)電機的導(dǎo)線，線路損失減少，發(fā)電機的實際輸出功率可提高5%～10%。
   （2）耐高溫性能好，在130℃高溫條件下仍能可靠工作。
    電子調(diào)節(jié)器的上述優(yōu)點從本質(zhì)上克服了電磁振動式調(diào)節(jié)器的缺點，所以現(xiàn)代汽車廣泛采用。隨著電子技術(shù)的發(fā)展和汽車用電設(shè)備的增多，電子調(diào)節(jié)器特別是集成電路調(diào)節(jié)器必將完全取代電磁式調(diào)節(jié)器。
    二、電子式調(diào)節(jié)器基本原理
    電子調(diào)節(jié)器是利用晶體三極管的開關(guān)特性制成的，即將晶體三極管作為一只開關(guān)串聯(lián)在發(fā)電機磁場電路中，根據(jù)發(fā)電機輸出電壓的高低，控制晶體三極管的導(dǎo)通和截止來達(dá)到調(diào)節(jié)發(fā)電機磁場電流使發(fā)電機輸出電壓穩(wěn)定在某一規(guī)定的范圍之內(nèi)。由于汽車交流發(fā)電機有內(nèi)搭鐵與外搭鐵之分，因此，與之匹配使用的電子調(diào)節(jié)器也有內(nèi)搭鐵與外搭鐵兩類。
   （一）外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器
    1．基本電路
    外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路如圖5-14所示，由電壓信號監(jiān)測電路、信號放大與控制電路、功率放大電路以及保護(hù)電路四部分組成。

    2．工作原理
   （1）接通點火開關(guān)SW，當(dāng)發(fā)電機電壓U低于蓄電池電壓時，三極管VT1截止，三極管VT2導(dǎo)通，磁場電流壽接通，發(fā)電機他激發(fā)電，磁場電流由蓄電池供給。
    當(dāng)點火開關(guān)SW接通，發(fā)電機未轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)速低，電壓U低于蓄電池電壓時，蓄電池電壓經(jīng)點火開關(guān)SW加在分壓電阻R1、 R2兩端。由于發(fā)電機電壓低于調(diào)節(jié)電壓上限值，因此分壓電阻R1上的分壓值UR；小于穩(wěn)壓管VS的穩(wěn)定電壓UW與三極管VT1發(fā)射結(jié)壓降UBE1之和，由穩(wěn)壓管的工作條件可知，穩(wěn)壓管VS處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管VT1基極無電流流過，VT1也處于截止?fàn)顟B(tài)。此時蓄電池經(jīng)點火開關(guān)、電阻R3向三極管VT2提供基極電流，三極管VT2導(dǎo)通，接通磁場電流，其電路為蓄電池正極→電流表A→點火開關(guān)SW→熔絲FU3→發(fā)電機“磁場”端子F1→發(fā)電機磁場繞組RF→發(fā)電機“磁場”端子F2→調(diào)節(jié)器“磁場”端子F→三極管VT2（C→E） →調(diào)節(jié)器搭鐵端子E→發(fā)電機搭鐵端子E→蓄電池負(fù)極。此時若發(fā)電機轉(zhuǎn)動，則其電壓將隨轉(zhuǎn)速升高而升高。
   （2）當(dāng)發(fā)電機電壓上升到高于蓄電池電壓但尚低于調(diào)節(jié)電壓上限值U2時，發(fā)電機
自激發(fā)電，磁場電流由發(fā)電機自己供給。
    當(dāng)發(fā)電機電壓高于蓄電池電壓但低于調(diào)節(jié)電壓上限值姚時，穩(wěn)壓管VS與三極管VT1仍截止，三極管VT2仍導(dǎo)通。此時磁場電路：發(fā)電機定子繞組→正極管→發(fā)電機“輸出”端子B→點火開關(guān)SW→熔絲FU3→發(fā)電機磁場端子F1→發(fā)電機磁場繞組RF→發(fā)電機磁場端子F2→調(diào)節(jié)器“磁場”端子F→三極管VT2（C→E） →調(diào)節(jié)器搭鐵端子E→發(fā)電機搭鐵端子E→發(fā)電機負(fù)極管一定子繞組。
   （3）當(dāng)發(fā)電機電壓隨轉(zhuǎn)速升高而升高到調(diào)節(jié)電壓上限值U2時，VS、VT1導(dǎo)通，VT2截止，磁場電流切斷，發(fā)電機電壓降低。
    當(dāng)發(fā)電機電壓升高到調(diào)節(jié)電壓上限值U2時，由穩(wěn)壓管導(dǎo)通條件可．知，此時穩(wěn)壓管VS導(dǎo)通，其工作電流從三極管VT1的基極流入，并從三極管VT1的發(fā)射極流出。因為穩(wěn)壓管VS的工作電流就是三極管VT1的基極電流，所以三極管VT1導(dǎo)通。當(dāng)三極管VT1導(dǎo)通時，三極管VT2的發(fā)射結(jié)幾乎被短路，流過電阻R3的電流經(jīng)三極管VT1集電極和發(fā)射極構(gòu)成回路，三極管VT2因無基極電流而截止，磁場電流被切斷，磁極磁通迅速減少，發(fā)電機電壓迅速下降。
   （4）當(dāng)發(fā)電機電壓降到調(diào)節(jié)電壓下限值U1時，VS、VT1截止，VT2導(dǎo)通，磁場電流接通，發(fā)電機電壓升高。
    當(dāng)發(fā)電機電壓降到調(diào)節(jié)電壓下限值U時，由穩(wěn)壓管截止條件可知，穩(wěn)壓管VS截止，三極管VTI隨之截止，其集電極電位升高，發(fā)電機又經(jīng)R3向三極管VT2提供基極電流，VT2導(dǎo)通，磁場電流接通，磁極磁通增多，發(fā)電機電壓又升高。
    當(dāng)發(fā)電機電壓升高至調(diào)節(jié)電壓上限值姚時，調(diào)節(jié)器重復(fù)上述（3）、（4）工作過程，將發(fā)電機電壓控制在某一平均值Ur不變。
    在三極管VT2由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止瞬間，磁場繞組產(chǎn)生的自感電動勢（F端為正，B端為負(fù)）經(jīng)二極管VD構(gòu)成回路放電，防止三極管VT2擊穿損壞。因為放電電流流經(jīng)二極管VD，所以二極管VD稱為續(xù)流二極管。
   （二）內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器
    內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器的基本電路如圖5-15所示。其顯著特點是接通與切斷磁場電流的開關(guān)三極管VT2為PNP型三極管，且串聯(lián)在磁場繞組的電源端。

    內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器也是由電壓信號監(jiān)測電路、信號放大與控制電路、功率放大電路以及保護(hù)電路四部分組成，其基本工作原理與上述外搭鐵型電子調(diào)節(jié)器基本相同，故不再贅述。
    在使用中，內(nèi)搭鐵型電子調(diào)節(jié)器只能與內(nèi)搭鐵型交流發(fā)電機配合使用，外搭鐵型一電子調(diào)節(jié)器只能與外搭鐵型交流發(fā)電機配合使用。否則，交流發(fā)電機的磁場繞組將與電子調(diào)節(jié)器的大功率三極管并聯(lián)連接，磁場繞組將無電流流過，發(fā)電機將只靠剩磁發(fā)電而不能正常輸出電壓。
    三、電子式調(diào)節(jié)器工作特性
    為了研究電子調(diào)節(jié)器控制的磁場電流壽隨發(fā)電機轉(zhuǎn)速n變化的規(guī)律，可利用示波器檢測調(diào)節(jié)器F端子的電壓波形，找到大功率三極管的開關(guān)規(guī)律進(jìn)行分析。當(dāng)解放CA1091型載貨汽車用交流發(fā)電機在不同轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)時，實測JFT106型電子調(diào)節(jié)器F端子的電壓波形和大功率三極管的開關(guān)時間分別如圖5-16和見表5-3。
由圖5-16和表5-3可見，三極管的開關(guān)規(guī)律：發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時，開通（即導(dǎo)通）時間縮短，相對開通率減小；關(guān)斷（即截止）時間延長，相對關(guān)斷率增大。反之，當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，開通時間延長，相對開通率延長；關(guān)斷時間縮短，相對關(guān)斷率減小。



    電子調(diào)節(jié)器的工作特性曲線如圖5-17所示，圖中nS為電子調(diào)節(jié)器的開始工作轉(zhuǎn)速，稱為工作下限。當(dāng)發(fā)電機轉(zhuǎn)速超過工作下限時，由三極管開關(guān)規(guī)律可知，轉(zhuǎn)速升高，相對開通率減小。因為大功率三極管開通時，磁場電流接通，所以發(fā)電機轉(zhuǎn)速升高時，磁場電流減小。

    電子調(diào)節(jié)器是利用三極管的開關(guān)特性來調(diào)節(jié)發(fā)電機電壓的。當(dāng)大功率三極管關(guān)斷時，磁場電流被切斷，發(fā)電機僅靠剩磁發(fā)電，又因交流發(fā)電剩磁磁通很少，所以調(diào)節(jié)器的工作上限很高，調(diào)節(jié)范圍很大。
    四、集成電路調(diào)節(jié)器
   （一）集成電路調(diào)節(jié)器電壓檢測電路分類
    大多數(shù)汽車都采用了集成電路調(diào)節(jié)器與發(fā)電機配裝在一起的整體式交流發(fā)電機，如一汽捷達(dá)、上海桑塔納轎車用JFZ1913Z型14V90A發(fā)電機、南京依維柯（IVECO）汽車用JFZ1912Z型14V85A， JFZ1714Z型14V45A交流發(fā)電機、東風(fēng)EQ2102型越野汽車用JFW2621型28V45A發(fā)電機、斯太爾（STEYR）汽車用JFZ2518A型28V27A交流發(fā)電機以及長風(fēng)集團(tuán)獵豹（PAJERO）汽車4G64型發(fā)動機用14V75A交流發(fā)電機等，其集成電路調(diào)節(jié)器配裝在發(fā)電機上，既可直接檢測發(fā)電機輸出電壓，也可通過連接導(dǎo)線檢測蓄電池端電壓的變化來調(diào)節(jié)發(fā)電機的輸出電壓。根據(jù)集成調(diào)節(jié)器檢測電路檢測電壓位置的不同，可分為發(fā)電機電壓檢測電路和蓄電池電壓檢測電路兩類。
    1．發(fā)電機電壓檢測電路
    典型的發(fā)電機電壓檢測電路如圖5-18所示。在發(fā)電機電壓檢測電路中，加在分壓器R1、R2上的電壓為發(fā)電機的輸出電壓（從發(fā)電機“D＋”輸出端得到電壓）。因為檢測點P加到穩(wěn)壓管VS上的電壓與發(fā)電機輸出電壓成正比，所以該電路稱為發(fā)電機電壓檢測電路。

    2．蓄電池電壓檢測電路
    典型的蓄電池電壓檢測電路如圖5-19所示。在蓄電池電壓檢測電路中，加在分壓器R1、R2上的電壓為蓄電池端電壓。因為檢測點P加到穩(wěn)壓管VS上的電壓與蓄電池電壓成正比，所以該電路稱為蓄電池電壓檢測電路。

    發(fā)電機電壓檢測電路的優(yōu)點是發(fā)電機的引出線可減少一根，缺點是當(dāng)發(fā)電機B端至蓄電池正極柱BAT之間的電壓降較大時，蓄電池充電電壓將會偏低，蓄電池將充電不足。因此，大功率發(fā)電機的調(diào)節(jié)器最好選用蓄電池電壓檢測電路。

    蓄電池電壓檢測電路也有不足之處，因為當(dāng)調(diào)節(jié)器S端子至蓄電池正極柱BAT之間或發(fā)電機B端子至蓄電池正極柱BAT之間的導(dǎo)線斷路時，由于檢測電路檢測不到發(fā)電機端電壓，因此發(fā)電機電壓將會失控。為了克服這一缺點，實用線路中還需采取一定的防護(hù)措施。
   （二）集成電路式調(diào)節(jié)器實例
    天津汽車工業(yè)公司引進(jìn)日本大發(fā)公司技術(shù)生產(chǎn)的天津夏利TJ7100、TJ7130微型轎車發(fā)電機采用了天津市內(nèi)燃機電機廠生產(chǎn)的JFZ 1542型14V45A 8管整體式高速小型交流發(fā)電機，其內(nèi)裝式集成電路（IC）調(diào)節(jié)器采用了單片IC調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器外形如圖5-20所示，充電系統(tǒng)的連接關(guān)系如圖5-21所示。



    夏利轎車IC調(diào)節(jié)器有6個接線端子，其中端子F、P、E三個端子用螺釘直接與發(fā)電機連接；端子B用螺母固定在發(fā)電機輸出端子B上，調(diào)節(jié)器插座內(nèi)的端子IG、L用金屬線與調(diào)節(jié)器內(nèi)部電路連接。調(diào)節(jié)器具有控制交流發(fā)電機輸出電壓和充電指示燈兩項功能，并具有良好的溫度補償特性，內(nèi)部電路如圖5-22所示。

    電路A1部分為檢測電路，用來檢測調(diào)節(jié)器內(nèi)部溫度和交流發(fā)電機的輸出電壓。檢測電路由電阻R1、R2、R3、R4和穩(wěn)壓管VS1組成，四個電阻R1、R2、R3、R4為厚膜電阻，制作在陶瓷基片上。穩(wěn)壓管VS1為正溫度系數(shù)型二極管。
    電路A2部分為基準(zhǔn)電壓電路，簡稱基準(zhǔn)電路，用以形成基準(zhǔn)電壓值。基準(zhǔn)電路由電阻R5、R6、R7、R8、二極管VD2和穩(wěn)壓管VS2構(gòu)成。第1比較器IC 1的同向輸入端“＋”與基準(zhǔn)電路A2的電阻R7、R8相連與e點，反向輸入端“－”與檢測電路A1的電阻R2、R3相連于b點，輸出端與大功率三極管VT1的基極相連。第2比較器IC2的同向輸入端“＋”與調(diào)節(jié)器和發(fā)電機的P端子相連，反向輸入端“－”與基準(zhǔn)電路A2的電阻R5、R6相連于。點，輸出端與反向器IC4相連。第3比較器IC3的同向輸入端“＋”與基準(zhǔn)電路A2的電阻R6、R7相連于d點，反向輸入端“－”與第1比較器IC 1的反向輸入端相連，也與檢測電路A1的電阻R2、R3相連于b點，輸出端與反向器IC5相連。IC7為一“或非”門電路，其一個輸入端通過反相器IC4與第2比較器IC2的輸出端相連，另一個輸入端通過反相器IC5與第3比較器IC3的輸出端相連，輸出端經(jīng)二極管VD3與反向器IC6的輸入端相連。控制充電指示燈7的大功率三極管VT2的基極與反向器IC6的輸出端相連，三極管VT2的集電極和發(fā)射極分別與充電指示燈端子L和搭鐵端子E連接。

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