Byly prozkoumány 4 obvody regulátoru alternátoru automobilu v pevné fázi

Vyzkoušejte Náš Nástroj Pro Odstranění Problémů





Níže popsané 4 jednoduché obvody regulátoru napětí automobilu vysvětlené níže jsou vytvořeny jako okamžitá alternativa k jakémukoli standardnímu regulátoru a přestože byly vyvinuty hlavně pro dynamo, budou fungovat stejně efektivně jako alternátor.

Pokud je analyzována funkce tradičního regulátoru napětí alternátoru v automobilu, je úžasné, že tyto typy regulátorů jsou často stejně důvěryhodné jako ony.



Zatímco většina současných automobilů je vybavena polovodičovými regulátory napětí pro regulaci výstupního napětí a proudu z alternátoru, stále můžete najít nespočet dřívějších automobilů instalovaných s elektromechanickým typem regulátorů napětí, které jsou potenciálně nespolehlivé.

Jak funguje elektromechanický regulátor auta

Standardní fungování elektromechanického regulátoru napětí alternátoru v automobilu lze vysvětlit níže:



Jakmile je motor v režimu volnoběhu, dynamo začne dostávat polní proud přes výstražnou kontrolku zapalování.

V této poloze zůstává kotva dynama nepřipojená k baterii, protože její výkon je menší ve srovnání s napětím baterie a baterie se začne vybíjet skrz ni.

Jakmile se rychlost motoru začne zvyšovat, začne také stoupat výstupní napětí dynama. Jakmile překročí napětí baterie, sepne relé a připojí armaturu dynama k baterii.

Tím se zahájí nabíjení baterie. V případě, že výstup dynama stoupá ještě více, je aktivováno přídavné relé na přibližně 14,5 voltu, které odpojí vinutí pole dynama.

Polní proud klesá, zatímco výstupní napětí začíná klesat až nahoru, dokud se toto relé neaktivuje. Relé v tomto bodě trvale opakovaně zapíná / vypíná a udržuje výstup dynama na 14,5 V.

Tato akce chrání baterii před přebitím.

K dispozici je také 3. relé obsahující vinutí cívky v sérii s výstupem dynama, kterým prochází celý výstupní proud dynama.

Jakmile se bezpečný výstupní proud dynama nebezpečně zvýší, může to být způsobeno přebitím baterie, toto vinutí aktivuje relé. Toto relé nyní odpojuje vinutí pole dynama.

Funkce zajišťuje, že pouze základní teorie a specifický obvod navrhovaného regulátoru proudu automobilu mohou mít různé specifikace v závislosti na konkrétních rozměrech vozu.

1) Používání výkonových tranzistorů

V uvedeném provedení je vypínací relé nahrazeno D5, které se dostane zpětně předpjaté, jakmile výstup dynama poklesne pod napětí baterie.

Výsledkem je, že se baterie nemůže vybít do dynama. Pokud je zapalování zapnuto, vinutí pole dynama dostane proud prostřednictvím kontrolky a T1.

Je zabudována dioda D3, aby se zabránilo odběru proudu z cívky pole v důsledku sníženého odporu kotvy alternátoru. Se zvyšujícími se otáčkami motoru proporcionálně stoupá výkon z dynama a začíná dodávat vlastní polní proud pomocí D3 a T1.

Jak napětí na katodě na straně D3 stoupá, výstražné světlo se postupně ztlumí, dokud nezmizí.

Když výstup dynama dosáhne přibližně 13-14 V, baterie se začne znovu nabíjet. IC1 funguje jako komparátor napětí, který sleduje výstupní napětí dynama.

Vzhledem k tomu, že výstupní napětí dynama zvyšuje, je napětí na invertujícím vstupu operačního zesilovače nejprve větší než na neinvertujícím vstupu, proto je IC výstup udržován na nízké hodnotě a T3 zůstává vypnutý.

Jakmile výstupní napětí stoupne nad 5,6 V, je invertující vstupní napětí regulováno a řízeno na této úrovni pomocí D4.

Když výstupní napětí překročí specifikovaný nejvyšší potenciál (nastavený prostřednictvím P1), neinvertující vstup IC1 se stane vyšším než invertující vstup, což způsobí, že výstup IC1 se změní na kladný. Tím se aktivuje T3. který vypíná T2 a T1 a blokuje proud do pole dynama.

Proud pole dynama nyní klesá a výstupní napětí začíná klesat, dokud se komparátor nevrátí zpět. R6 dodává několik stovek milivoltů hystereze, což pomáhá obvodu fungovat jako spínací regulátor. T1 je buď přepnut tvrději ZAPNUTO, nebo je odříznut tak, že rozptyluje poměrně nízký výkon.

Aktuální regulace je ovlivněna prostřednictvím T4. Jakmile je proud pomocí R9 vyšší než zvolená nejvyšší úroveň, pokles napětí kolem něj způsobí zapnutí T4. To zvyšuje potenciál na neinvertujícím vstupu IC1 a izoluje proud pole dynama.

Hodnota vybraná pro R9 (0,033 Ohm / 20 W, tvořená paralelně 10nos odporů 0,33 Ohm / 2 W) je vhodná pro získání optimálního výstupního proudu až 20 A. Pokud jsou požadovány větší výstupní proudy, může být hodnota R9 přiměřeně snížit.

Výstupní napětí a proud zařízení musí být fixovány vhodným nastavením P1 a P2, aby vyhovovaly normám původního regulátoru. T1 a D5 by měly být instalovány na chladičích a musí být přísně izolovány od šasi.

2) Jednodušší regulátor napětí alternátoru v automobilu

Následující diagram ukazuje další variantu obvodu regulátoru napětí a proudu polovodičového alternátoru automobilu využívajícího minimální počet komponent.

nejjednodušší obvod regulátoru napětí alternátoru automobilu

Za normálních okolností, když je napětí baterie nižší, úroveň plného nabití, výstup regulátoru IC CA 3085 zůstává vypnutý, což umožňuje, aby byl Darlingtonův tranzistor ve vodivém režimu, který udržuje cívku pole pod napětím a alternátor v provozu.

Vzhledem k tomu, že IC CA3085 je zde vybaven jako základní komparátor, když se baterie nabíjí na plnou úroveň nabití, může činit 14,2 V, potenciál na pinu # 6 IC se změní na 0V a vypne napájení cívky pole th.

Z tohoto důvodu se proud z alternátoru rozpadá a brání dalšímu nabíjení baterie. Baterie se tak zastaví z důvodu přebíjení.

Nyní, když napětí baterie klesne pod prahovou hodnotu CA3085 pin6, výstup se opět zvýší, což způsobí, že tranzistor bude vést, a napájí cívku pole.

Alternátor začne napájet baterii, takže se začne znovu nabíjet.

Seznam dílů

3) Obvod regulátoru alternátoru automobilu s tranzistorem

S odkazem na níže uvedený diagram regulátoru napěťového proudu alternátoru alternátoru v hnízdě je V4 nakonfigurován jako sériový tranzistor, který reguluje proud do pole alternátoru. Tento tranzistor spolu se dvěma 20A diodami je upnut na vnějším chladiči. Je zajímavé vidět, že rozptyl V1 není opravdu příliš vysoký ani během maximálního polního proudu, spíše jen do 3 ampérů.

Avšak místo středního rozsahu, ve kterém pokles napětí na poli odpovídá poklesu napětí na tranzistoru V1, což způsobuje nejvyšší rozptyl ne více než 10 wattů.

Dioda D1 poskytuje ochranu propustnému tranzistoru V4 před indukčními hroty generovanými v budicí cívce při každém vypnutí spínače zapalování. Dioda D2, která přenáší celý polní proud, dodává zvláštní pracovní napětí pro budicí tranzistor V2 a zaručuje, že propustný tranzistor V4 by mohl být odpojen při vysokých teplotách pozadí.

Tranzistor V3 funguje jako budič pro V4 a kmitání základního proudu od 3 ma do 5 ma na tomto tranzistoru umožňuje úplné „zapnutí“ až „úplné“ vypnutí V4.

Rezistor R8 nabízí trasu pro proud při nadměrných teplotách. Kondenzátor C1 je nezbytný k ochraně proti oscilaci regulátoru kvůli smyčce s vysokým ziskem, která se vytváří kolem systému. Pro větší přesnost se zde doporučuje tantalový kondenzátor.

Primární prvek řídicího snímacího obvodu je uzavřen ve vyváženém diferenciálním zesilovači skládajícím se z tranzistorů V1 a V2. Zvláštní pozornost byla věnována uspořádání tohoto regulátoru alternátoru, aby bylo zajištěno, že nedochází k problémům s kolísáním teploty. K dosažení tohoto cíle musí být nejvíce propojené rezistory drátěných typů.

Potenciometr regulace napětí R2 si zaslouží zvláštní pozornost, protože by se nikdy neměl odchýlit od svého nastavení kvůli vibracím nebo extrémním teplotním podmínkám. 20 ohmový hrnec použitý v tomto designu fungoval pro tento program ideálně dobře, ale téměř každý dobrý drátěný hrnec v rotačním stylu může být v pohodě. V této konstrukci regulátoru napětí alternátoru automobilu je třeba se vyhnout přímým odrůdám trimpotu.

4) Obvod nabíječky proudového regulátoru napětí alternátoru IC 741

Tento obvod nabízí správu polovodičového nabíjení baterie. Vinutí alternátoru je na začátku stimulováno žárovkou zapalování, stejně jako u tradiční metody.

Proud pohybující se přes terminál WL cestuje přes Q1 k terminálu F a nakonec na polní cívce. Jakmile je motor poháněn, proud z dynama automobilu se pohybuje přes D2 do Q1. Kontrolka zapalování zhasne, protože napětí svorky WL přesahuje napětí baterie. Proud se také pohybuje skrz D5 směrem k baterii.

V tomto okamžiku detekuje IC1, který je zmanipulován jako komparátor, napětí baterie. Když se toto napětí na neinvertujícím vstupu zvýší, než invertující vstup (sevřený na 4,6 V přes Zener D4) způsobí, že výstup operačního zesilovače bude vysoký.

Proud následně prochází přes D3 a R2 směrem k základně Q2 a okamžitě jej zapne. Tato akce ve výsledku způsobí, že základna Q1 ji vypne a odstraní proud aplikovaný na vinutí pole. Výkon alternátoru nyní klesá, což způsobí odpovídající pokles napětí baterie.

Tento postup zajišťuje, že napětí baterie je vždy udržováno konstantní a nikdy nesmí být přetíženo. The plné nabití baterie lze vylepšit pomocí RV1 na zhruba 13,5 voltů.

V průběhu chladné povětrnostní podmínky při nastartování vozidla může napětí baterie výrazně klesnout. Jakmile motor zapálí, vnitřní odpor akumulátoru se také poměrně sníží, což ho nutí vytahovat z alternátoru příliš mnoho proudu, což vede k možnému zhoršení alternátoru. Aby se omezila tato vysoká spotřeba proudu, je odpor R4 zaveden do primární napájecí svorky alternátoru.

Je zvolen odpor R4, který zajišťuje, že při nejvyšším možném proudu (běžně 20 A) je na něm generováno 0,6 voltu, což způsobí zapnutí Q3. V okamžiku, kdy Q3 aktivuje proud, se pohybuje elektrickým vedením přes R2 směrem k základně Q2, zapne ji a poté vypne Q1 a odřízne tok proudu do vinutí pole. Z tohoto důvodu nyní klesá výkon dynama nebo alternátoru.

Není třeba provádět žádné úpravy původního zapojení alternátoru ve vozidle. Okruh může být uzavřen ve staré regulační skříňce, Q1, Q2 a D5 musí být připojeny k vhodně dimenzovanému chladiči.




Předchozí: Obvody mini audio zesilovače Další: 3kolíkový polovodičový obvod blinkru s ukazatelem směru automobilu - tranzistorový