[发明专利]一种车用电源系统及MOSFET有源整流器和控制方法

说明书

本发明公开了一种车用电源系统及MOSFET有源整流器和控制方法；一种车用电源系统，包括发电机、励磁线圈、调压器和整流器；其特征在于：整流器采用有源整流器，包括三相桥式整流器和整流器控制电路；三相桥式整流器的上桥臂和下桥臂均采用MOSFET管整流；整流器控制电路接收发电机相线输出的信号，处理后分别为上桥臂MOSFET管和下桥臂MOSFET管的栅极提供驱动信号；当发电机某相电压大于三相桥式整流器输出电压时，整流器控制电路提供驱动信号控制三相桥式整流器上桥臂并与该相对应的MOSFET管导通；当发电机某相电压小于三相桥式整流器输出电压时，整流器控制电路提供控制信号控制三相桥式整流器上桥臂并与该相对应的MOSFET管关断；本发明可广泛应用于各类车用电源系统。

技术领域

本发明涉及车用电源系统，具体涉及一种车用电源系统及有源整流器和控制方法。

背景技术

车用电源系统是将发电机的三相交流电整流后提供给负载，汽车发电机输出功率根据汽车用电负载大小在500W～2000W。汽车发电机输出的额定电压为12V或24V。

现有的车用电源系统如图1所示，在图1中，电源供给采用三相交流励磁发电机，发电机最大功率输出700W～2000W，最大输出电流50～150A。发电机由电枢线圈和励磁线圈构成。电枢线圈输出发电机能量。励磁线圈通过改变电流调整发电机磁场强度调整发动机输出功率，整流器将发电机三相交流电转换为直流电。现有汽车电源整流器通常采用硅二极管整流。调压控制器根据整流器输出电压控制电机励磁线圈电流控制电机磁场。输出电压减小时增加励磁线圈电流，反之减小励磁电流。图1中调压控制器采用的是ST公司的L9409单片调压器，励磁控制输出端为OUT，最大励磁电流小于2A。调压器电源VDD直接连接整流器输出端时，控制端C是降低调压器静态功耗设置。

现有的车用电源系统普遍存在整流效率低，整流器耗散功率大，不能解决抛载问题等缺陷。以输出电压为14V，输出电流为100A的车用电源系统为例，如果全负荷输出，二极管压降1.1～1.3V，整流器压降为2.2～2.6V，整流器功耗耗散功率为220W～260W，整流效率为84.3％～86.4％。由于整流器功耗为220W～260W，整流器散热也是一个很大问题，会导致整流器二极管过热损坏。另外，在发电机工作过程中，如果蓄电瓶突然断开(抛负载)，会导致发电机输出电压急剧增加，最坏情况下超过100V，并且持续时间会维持几百毫秒。会损坏汽车电器系统。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车用电源系统及MOSFET有源整流器和控制方法。

为了解决上述技术问题，根据本发明的第一个技术方案，一种车用电源系统，包括发电机、励磁线圈、调压器和整流器；其中：

整流器将发电机三相交流电转换为直流电，为蓄电池提供充电电压；调压器根据整流器输出电压控制励磁线圈电流；其特点是：整流器采用有源整流器，包括三相桥式整流器和整流器控制电路；三相桥式整流器的上桥臂即输出桥臂和下桥臂即接地桥臂均采用MOSFET管整流；

整流器控制电路接收发电机相线输出的信号，处理后分别为上桥臂MOSFET管和下桥臂MOSFET管的栅极提供驱动信号；当发电机某相电压大于三相桥式整流器输出电压时，整流器控制电路提供驱动信号控制三相桥式整流器上桥臂并与该相对应的MOSFET管导通；当发电机某相电压小于三相桥式整流器输出电压时，整流器控制电路提供控制信号控制三相桥式整流器上桥臂并与该相对应的MOSFET管关断；当发电机某相电压低于地电压时，整流器控制电路提供控制信号控制三相桥式整流器下桥臂并与该相对应的MOSFET管导通；当发电机某相电压电压高于地电压时，整流器控制电路提供控制信号控制三相桥式整流器下桥臂并与该相对应的MOSFET管关断。

根据本发明所述的一种车用电源系统的优选方案，整流器控制电路包括分压电路、输出电压比较器、第一、第二和第三低边比较器、第一、第二和第三低边控制驱动器、第一、第二和第三高边比较器以及第一、第二和第三高边控制驱动器。