汽车行业的迅速发展，推动了汽车电子技术与微电子技术的加速融合，因此集成电路的发展与汽车电子技术的发展密切相关，集成电路技术也逐步应用汽车的车载电子设备中，车载电子设备对汽车供电系统的稳定性提出了个更高的要求[1][2]。由于汽车供电系统包括了发动机、蓄电池、单片集成汽车电压电子调节器，汽车在行驶过程中，其车速是在实时发生变化的，这就导致了供电系统发电机的输出电压也是随着车速实时发生变化的，所以有必要存在一个车载电子设备对发电机的输出电压进行控制，以保证在车速在任何情况下，发电机的输出电压都能够保证稳定的输出[3]。因此，单片集成汽车电压电子调节器对于汽车电子系统至关重要[4][5]。
1 汽车供电系统工作原理
1.1 汽车发电机结构
汽车发电机的转子旋转产生的能量是汽车电子系统的能量来源。汽车的行驶时，发电机在向车载电子设备供电的同时，也向蓄电池充电。汽车发电机由转子、定子、端盖、电刷、整流器等构成，通过这些组成部件之间的协同配合，控制发电机产生电能，控制发电机输出的关键在于输出电压的控制。
1.2 汽车发电机工作原理
发电机的转子负责产生旋转磁场的一部分，当直流电接通时，电流会通过磁场绕组产生磁通量，从而产生磁场[9]。发电机的输出电压与发电机的转速和励磁绕组的磁场强度存在关联关系；发电机必须要按照特定设计要求和工艺要求制作，其目的是保证产生频率相同、幅值相同、相位互差120度的三相电动势。整流器将三相交流电进行整流处理。
将三相交流电整流成直流电，利用的是二极管正向导通，反向截至的特性实现的，六个二极管两两串联，构成三个二极管组，每个二极管组的中间位置都连接到三相交流电源中的一相。不管输入的交流电压处于正半周还是负半轴，都能够将交流电压调整为直流电压输出。
汽车发电机工作流程：当开关闭合后，先蓄电池充电，随着汽车发电机转速的提高，发电机输出的电压也上升，当发电机输出电压与蓄电池电压相差到特定的阈值时，达到转速调节器切入条件，发电机正常工作，励磁电流由发电机自身旋转产生，发出的三相交流电经整流器得到直流电，向负载供电，项蓄电池充电。
根据交流发电机的工作原理，三相绕组产生的单相电动势为：
其中，为发电机转速，为发电机结构常数，为单相绕组磁通。发电机发出的电压与转速和磁通量相关，发电机转速提升的情况下要保证输出电压的恒定，只能减小磁通量。
2 单片集成汽车电压电子调节器
2.1 汽车电压调节器功能
本文所研究的单片集成汽车电压电子调节器需要实现预励磁、转速检测、发电机电压检测、蓄电池电压检测、故障保护、逻辑控制等功能。
（1）预励磁：单片集成汽车电压电子调节器为励磁线圈提供脉冲电流，以保证发电机正常启动。
（2）转速检测：检测发电机的转速，对单片集成汽车电压电子调节器进行操作，实现发电机输出电压的控制。当发电机处于低转速运行状态时，单片集成汽车电压电子调节器进行预励磁控制。当发电机转速达到一定阈值，输出电压达到一定阈值时，单片集成汽车电压电子调节器退出预励磁控制。
（3）切入转速：退出预励磁时的发电机转速就是切入转速，为了保证汽车快速启动，会进行预励磁控制，当发电机转速增加，发电机输出电压上升，达到与蓄电池电压相差的阈值时，进行切换。
（4）电压检测：检测发电机的输出电压和蓄电池的电压，基于检测到的电压对发电机的输出电压进行闭环控制，最终达到发电机输出电压的稳定。
（5）故障保护：主要包括了过温保护和过流保护；在驱动单元的输出加入过流保护和过温保护，出现故障及时停止单片集成汽车电压电子调节器的工作，防止芯片由于过热或过流烧损。
2.2 单片集成汽车电压电子调节器工作原理
单片集成汽车电压电子调节器是连接在发电机和蓄电池之间的，其作用是用于控制发电机的输出电压，平衡发电机输出电压和蓄电池电压的充放电状态，既保证了车载电子设备的正常运用，又实现了发电机输出电压的稳定控制。通过检测发电机输出电压、发电机转速，调节励磁电流大小，控制磁场强弱，实现稳压控制。
单片集成汽车电压电子调节器的电压调节过程为：当汽车点火开关打开而汽车未启动时，发动机未转动，此时发电机、单片集成汽车电压电子调节器、蓄电池构成通路；单片集成汽车电压电子调节器检测到的发电机输出电压为零、发电机转速为零，由单片集成汽车电压电子调节器的脉冲发生单元进行预励磁控制，当发电机开始转动后，励磁线圈的感应电动势升高，但发电机的输出电压还是比较低，由蓄电池向发电机充电；当发电机的输出电压和蓄电池的电压差值达到一定阈值后，单片集成汽车电压电子调节器处于预励磁控制的临界状态，励磁电流最大，发电机转速达到切入转速，超过了单片集成汽车电压电子调节器所调节的电压值，发电机开始向蓄电池充电，由此便实现了单片集成汽车电压电子调节器对发电机输出电压的控制。
2.3 单片集成汽车电压电子调节器芯片结构
本文所研究的单片集成电压电子调节器主要包括了基准电压源、脉冲发生单元、转速检测单元、电压检测单元、保护单元、驱动单元等，多个单元相互协同配合，达到稳定发电机输出电压，为车载电子设备提供高质量电能的目的。
3 结论
本文研究了一款集成度高、功能强大、性能优异的单片集成汽车电压电子调节器。该芯片通过控制励磁电流对发电机磁场进行间接控制，从而能够保证在发电机转速提升的情况下还能够保证发电机输出电压的稳定，主要包括了基准电压源、脉冲发生单元、转速检测单元、电压检测单元、保护单元等几个部分，多个单元协同配合，完成发电机输出电压的控制。很好的将集成电路技术与汽车电子技术相结合，实现了集成电路在汽车电子技术中的成功运用。
参考文献
[1] 郝炳贤，郑鲲鲲，马玫娟. 一种适用于汽车电子的温度检测传感设计[J]. 传感技术学报，2022，11（16）：38-41.
[2] 刘佳熙，丁锋. 面向未来汽车电子电气架构的域控制器平台[J]. 中国集成电路，2019，09（07）：11-13.
[3] 王巍，冯晨，王敏，唐宁. 基于嵌入式系统的汽车电子水泵测试系统研究[J]. 机床与液压，2021，13（08）：12-14.
[4] 吉莉，王丽芳，廖承林. 基于汽车开放系统架构的汽车电子云制造架构[J]. 计算机集成制造系统，2012，07（11）：24-26.
[5] 殷晓辉. 基于CAN总线汽车电子控制网络节点的仿真设计与实现[J]. 微型电脑应用，2019，11（19）：31-33.