4 Zbadano obwody regulatora alternatora w samochodzie półprzewodnikowym

4 Zbadano obwody regulatora alternatora w samochodzie półprzewodnikowym

Opisane poniżej 4 proste obwody regulatora prądu w samochodzie stworzono jako bezpośrednią alternatywę dla każdego standardowego regulatora i chociaż opracowano go głównie dla dynamo, będzie on równie skutecznie działał z alternatorem.



Jeśli przeanalizuje się działanie tradycyjnego regulatora napięcia alternatora samochodowego, to zdumiewające jest, że tego rodzaju regulatory często cieszą się takim zaufaniem, jak im.

Podczas gdy większość współczesnych samochodów jest wyposażona w półprzewodnikowe regulatory napięcia do regulacji napięcia i prądu wyjściowego z alternatora, nadal można znaleźć niezliczone wcześniejsze samochody z elektromechanicznymi regulatorami napięcia, które są potencjalnie zawodne.





Jak działa elektromechaniczny regulator samochodu

Standardowe działanie elektromechanicznego regulatora napięcia alternatora samochodowego można wyjaśnić poniżej:

Gdy silnik jest w trybie jałowym, dynamo zaczyna pobierać prąd polowy przez lampkę ostrzegawczą zapłonu.



W tej pozycji twornik dynamo pozostaje odłączony od akumulatora, ponieważ jego moc wyjściowa jest mniejsza w porównaniu z napięciem akumulatora i akumulator zaczyna się przez niego rozładowywać.

Gdy prędkość silnika zaczyna rosnąć, napięcie wyjściowe dynamo również zaczyna rosnąć. Gdy tylko przekroczy napięcie akumulatora, włącza się przekaźnik, łączący zworę dynamo z akumulatorem.

To inicjuje ładowanie baterii. W przypadku, gdy wyjście dynamo wzrośnie jeszcze bardziej, dodatkowy przekaźnik jest aktywowany przy około 14,5 V, który odcina uzwojenie pola dynamo.

Prąd pola zanika, gdy napięcie wyjściowe zaczyna spadać aż do wyłączenia tego przekaźnika. Przekaźnik w tym miejscu konsekwentnie włącza się i wyłącza wielokrotnie, utrzymując wyjście dynamo na poziomie 14,5 V.

Ta czynność zabezpiecza akumulator przed przeładowaniem.

Istnieje również trzeci przekaźnik zawierający uzwojenie cewki szeregowo z wyjściem dynamo, przez które przepływa cały prąd wyjściowy dynamo.

Gdy bezpieczny prąd wyjściowy dynamo osiągnie niebezpiecznie wysoki poziom, co może być spowodowane nadmiernym rozładowaniem akumulatora, uzwojenie to aktywuje przekaźnik. Ten przekaźnik odłącza teraz uzwojenie pola dynamo.

Funkcja zapewnia, że ​​tylko podstawowa teoria i określony obwód proponowanego samochodowego regulatora prądu mogą mieć różne specyfikacje w zależności od konkretnych wymiarów samochodu.

1) Korzystanie z tranzystorów mocy

We wskazanej konstrukcji przekaźnik wyłączający jest zastąpiony przez D5, który zostaje spolaryzowany do tyłu, gdy tylko napięcie na wyjściu dynamo spadnie poniżej napięcia akumulatora.

W rezultacie akumulator nie jest w stanie rozładować się do dynamo. Jeśli zapłon zostanie uruchomiony, uzwojenie pola dynamo przepływa przez lampkę kontrolną i T1.

Wbudowana dioda D3 zapobiega pobieraniu prądu z cewki wzbudzenia ze względu na zmniejszoną rezystancję twornika alternatora. Wraz ze wzrostem prędkości silnika moc wyjściowa z dynamo proporcjonalnie wzrasta i zaczyna dostarczać własny prąd polowy za pomocą D3 i T1.

Wraz ze wzrostem napięcia po stronie katody D3 lampka ostrzegawcza stopniowo przygasa, aż zgaśnie.

Gdy moc wyjściowa dynamo osiągnie około 13-14 V, akumulator zaczyna się ponownie ładować. IC1 działa jak komparator napięcia, który śledzi napięcie wyjściowe dynamo.

Ponieważ napięcie wyjściowe dynamo wzrasta, napięcie na wejściu odwracającym wzmacniacza operacyjnego jest początkowo większe niż na wejściu nieodwracającym, stąd wyjście IC jest utrzymywane w stanie niskim, a T3 pozostaje wyłączony.

Gdy tylko napięcie wyjściowe wzrośnie powyżej 5,6 V, odwracające napięcie wejściowe jest regulowane i kontrolowane na tym poziomie przez D4.

Kiedy napięcie wyjściowe przekroczy określony najwyższy potencjał (ustawiony przez P1), nieodwracające wejście IC1 staje się wyższe niż wejście odwracające, powodując zmianę wyjścia IC1 na dodatnie. To aktywuje T3. który wyłącza T2 i T1, blokując prąd do pola dynamo.

Prąd pola dynamo teraz zanika, a napięcie wyjściowe zaczyna spadać, aż komparator ponownie wróci. R6 dostarcza kilkaset miliwoltów histerezy, która pomaga obwodowi działać jak regulator przełączający. T1 jest albo mocniej włączany, albo odcinany tak, że rozprasza dość małą moc.

Na obecne regulacje ma wpływ T4. Gdy prąd płynący przez R9 jest wyższy niż wybrany najwyższy poziom, spadek napięcia wokół niego powoduje włączenie T4. Zwiększa to potencjał na nieodwracającym wejściu IC1 i izoluje prąd pola dynamo.

Wartość wybrana dla R9 (0,033 oma / 20 W, złożony z 10 noszących równolegle rezystorów 0,33 Ω / 2 W) jest odpowiednia do uzyskania optymalnego prądu wyjściowego do 20 A.Jeśli pożądane są większe prądy wyjściowe, wartość R9 może odpowiednio zmniejszone.

Napięcie i prąd wyjściowy urządzenia muszą być ustalone poprzez odpowiednie ustawienie P1 i P2, aby spełniały standardy oryginalnego regulatora. T1 i D5 powinny być instalowane na radiatorach i muszą być ściśle odizolowane od obudowy.

2) Prostszy regulator prądu alternatora samochodowego

Poniższy schemat przedstawia inny wariant obwodu kontrolera napięcia i prądu alternatora samochodu półprzewodnikowego wykorzystujący minimalną liczbę elementów.

Najprostszy obwód regulatora napięcia alternatora samochodowego

Zwykle, gdy napięcie akumulatora jest poniżej pełnego poziomu naładowania, wyjście regulatora IC CA 3085 pozostaje wyłączone, co pozwala tranzystorowi Darlingtona na pracę w trybie przewodzenia, co utrzymuje cewkę wzbudzającą pod napięciem i działanie alternatora.

Ponieważ układ scalony CA3085 jest tutaj ustawiony jako podstawowy komparator, gdy akumulator ładuje się do pełnego poziomu naładowania, może wynosić 14,2 V, potencjał na pinie # 6 układu scalonego zmienia się na 0 V, wyłączając zasilanie cewki pola.

Z tego powodu prąd z alternatora zanika, uniemożliwiając dalsze ładowanie akumulatora. W ten sposób akumulator nie ulega przeładowaniu.

Teraz, gdy napięcie akumulatora spada poniżej progu pin6 CA3085, wyjście ponownie staje się wysokie, powodując przewodzenie tranzystora i zasilanie cewki polowej.

Alternator zaczyna zasilać akumulator, aby ponownie rozpocząć ładowanie.

Lista części

3) Tranzystorowy obwód regulatora alternatora samochodu

Odnosząc się do poniższego schematu regulatora napięcia półprzewodnikowego alternatora, V4 jest skonfigurowany jak tranzystor szeregowy, który reguluje prąd do pola alternatora. Ten tranzystor wraz z dwiema diodami 20 A jest zaciśnięty na zewnętrznym radiatorze. Intrygujące jest to, że rozpraszanie V1 nie jest zbyt duże, nawet przy maksymalnym prądzie polowym, a raczej zaledwie w granicach 3 amperów.

Jednak zamiast średniego zakresu, w którym spadek napięcia na polu odpowiada spadkowi napięcia na tranzystorze V1, powodując najwyższe rozpraszanie, nie większe niż 10 watów.

Dioda D1 zapewnia ochronę tranzystora przepustowego V4 przed impulsami indukcyjnymi generowanymi w cewce polowej za każdym razem, gdy wyłącznik zapłonu jest wyłączony. Dioda D2, która przenosi cały prąd wzbudzenia, dostarcza dodatkowe napięcie robocze dla tranzystora sterującego V2 i gwarantuje, że tranzystor przepustowy V4 może zostać odcięty przy dużych temperaturach tła.

Tranzystor V3 działa jak sterownik dla V4, a wahanie prądu bazowego od 3 ma do 5 ma na tym tranzystorze pozwala na całkowite załączenie do pełnego wyłączenia V4.

Rezystor R8 oferuje trasę dla prądu podczas nadmiernych temperatur. Kondensator C1 jest niezbędny do ochrony przed oscylacjami regulatora ze względu na pętlę o dużym wzmocnieniu, która jest tworzona wokół systemu. W celu zwiększenia precyzji zalecany jest tutaj kondensator tantalowy.

Główny element obwodu kontrolno-czujnikowego jest zamknięty w zbalansowanym wzmacniaczu różnicowym, składającym się z tranzystorów V1 i V2. Szczególną uwagę poświęcono układowi tego regulatora alternatora, aby upewnić się, że nie ma problemów z dryfowaniem temperatury. Aby to osiągnąć, większość rezystorów połączonych musi być typami z drutami.

Potencjometr regulacji napięcia R2 zasługuje na szczególną uwagę, ponieważ nigdy nie powinien odbiegać od swoich ustawień z powodu wibracji lub ekstremalnych warunków temperaturowych. 20-omowy garnek zastosowany w tym projekcie działał idealnie w tym programie, jednak prawie każdy dobry garnek Wirewound w stylu obrotowym może być w porządku. W tej konstrukcji regulatora napięcia alternatora samochodowego należy unikać prostoliniowych odmian trimpotów.

4) Obwód ładowarki regulatora prądu alternatora IC 741 samochodu

Obwód ten oferuje półprzewodnikowe zarządzanie ładowaniem baterii. Uzwojenie pola alternatora jest początkowo stymulowane przez żarówkę zapłonową, tak jak w metodzie tradycyjnej.

Prąd przepływający przez zacisk WL płynie przez Q1 do zacisku F, a następnie na cewkę polową. Gdy tylko silnik zostanie zasilony, prąd z dynamo samochodu przechodzi przez D2 do Q1. Lampka kontrolna zapłonu gaśnie, ponieważ napięcie na zaciskach WL przekracza napięcie akumulatora. Prąd również płynie przez D5 w kierunku akumulatora.

W tym momencie układ scalony IC1, który jest ustawiony jako komparator, wykrywa napięcie akumulatora. Kiedy to napięcie na wejściu nieodwracającym staje się wyższe niż na wejściu odwracającym (pod napięciem 4,6 V przez zenera D4), wyjście wzmacniacza operacyjnego staje się wysokie.

Następnie prąd przepływa przez D3 i R2 w kierunku podstawy Q2 i natychmiast włącza go. W efekcie działanie to uziemia bazę Q1 wyłączając ją i usuwając prąd przyłożony na uzwojenie wzbudzenia. Moc alternatora spada teraz, powodując odpowiedni spadek napięcia akumulatora.

Ta procedura zapewnia, że ​​napięcie akumulatora jest zawsze utrzymywane na stałym poziomie i nigdy nie można go przeładować. Plik pełne napięcie akumulatora można dostosować przez RV1 do około 13,5 wolta.

Podczas zimne warunki pogodowe podczas uruchamiania samochodu napięcie akumulatora może znacznie spaść. Gdy tylko silnik zapali, opór wewnętrzny akumulatora również staje się dość niski, zmuszając go do pobierania zbyt dużego prądu z alternatora, co prowadzi do możliwego pogorszenia działania alternatora. Aby ograniczyć ten wysoki pobór prądu, rezystor R4 jest wprowadzany do głównego zacisku zasilania z alternatora.

Rezystancja R4 jest tak dobrana, aby zapewnić, że przy najwyższym możliwym prądzie (zwykle 20 amperów) generowane jest na niej 0,6 V, co powoduje włączenie Q3. Z chwilą pobudzenia Q3 prąd przepływa przez linię elektroenergetyczną R2 w kierunku bazy Q2, załączając ją, która następnie wyłącza Q1 i odcina dopływ prądu do uzwojenia pola. Z tego powodu moc prądnicy lub alternatora spada.

Nie trzeba wprowadzać żadnych modyfikacji w oryginalnym okablowaniu alternatora w samochodzie. Obwód może być zamknięty w starej skrzynce regulatora, Q1, Q2 i D5 muszą być podłączone do odpowiednio dobranego radiatora.




Poprzedni: Obwody mini wzmacniacza audio Dalej: Obwód 3-pinowego tranzystorowego wskaźnika skrętu samochodu - tranzystorowy