Raziskana so bila 4 polprevodniška vezja regulatorja avtomobilskih alternatorjev

Spodaj razložena 4 preprosta vezja avtomobilskih napetostnih tokov so ustvarjena kot neposredna alternativa kateremu koli standardnemu regulatorju in čeprav so razvita predvsem za dinamo, bodo enako učinkovito delovala z alternatorjem.

Če se analizira delovanje tradicionalnega regulatorja napetosti avtomobilskega alternatorja, se nam zdi neverjetno, da se tovrstnim regulatorjem pogosto zaupa, kot jim je.

Medtem ko je večina sodobnih avtomobilov opremljena s polprevodniškimi regulatorji napetosti za uravnavanje napetosti in toka iz alternatorja, boste vseeno našli nešteto prejšnjih avtomobilov, nameščenih z elektromehanskimi regulatorji napetosti, ki so potencialno nezanesljivi.

Kako deluje elektro-mehanski avtomobilski regulator

Standardno delovanje elektromehanskega regulatorja napetosti avtomobilskega alternatorja je razloženo spodaj:

Ko je motor v prostem teku, začne dinamo skozi opozorilno lučko vžgati poljski tok.

V tem položaju dinamska armatura ostane nepovezana z baterijo, saj je njen izhod manjši od napetosti akumulatorja in baterija se začne skozi njo prazniti.

Ko se hitrost motorja začne povečevati, začne naraščati tudi izhodna napetost dinama. Takoj, ko preseže napetost akumulatorja, se vklopi rele, ki poveže dinamo armaturo z baterijo.

S tem se začne polnjenje baterije. V primeru, da se izhod dinamo še poveča, se pri približno 14,5 voltov aktivira dodatni rele, ki prekine navitje dinamo polja.

Poljski tok upada, medtem ko začne izhodna napetost padati navzgor, dokler se ta rele ne izklopi. Rele se na tej točki dosledno večkrat vklopi / izklopi in vzdržuje dinamo izhod pri 14,5 V.

S tem zaščitite baterijo pred prekomernim polnjenjem.

Obstaja tudi 3. rele, ki vsebuje svoje navitje tuljave, zaporedno z dinamo izhodom, skozi katerega prehaja celoten dinamo izhodni tok.

Ko je varen izhodni tok dinama nevarno visok, je to morda posledica prekomerno izpraznjene baterije, to navitje aktivira rele. Ta rele zdaj loči terensko navitje dinama.

Funkcija zagotavlja, da imata lahko samo osnovna teorija in določeno vezje predlaganega regulatorja napetosti avtomobila različne specifikacije, odvisno od določenih dimenzij avtomobila.

1) Uporaba močnostnih tranzistorjev

V navedeni izvedbi je izklopni rele nadomeščen z D5, ki postane vzvratno pristranski takoj, ko dinamo izhod pade pod napetost akumulatorja.

Zaradi tega se baterija ne more izprazniti v dinamo. Če se vžig začne, navitje dinamovega polja dobi tok skozi kontrolno lučko in T1.

Dioda D3 je vgrajena, da se prepreči vlečenje toka iz poljske tuljave zaradi zmanjšane armaturne upornosti alternatorja. Ko se hitrost motorja povečuje, se moč dinama sorazmerno poveča in začne oddajati lastni poljski tok s pomočjo D3 in T1.

Ko se napetost katode na D3 dvigne, opozorilna lučka postopoma zatemni, dokler ne ugasne.

Ko izhod dinamo doseže približno 13-14 V, se baterija začne ponovno polniti. IC1 deluje kot primerjalnik napetosti, ki sledi dinamski izhodni napetosti.

Ko se dinamo-izhodna napetost poveča, je napetost na vhodnem vhodu ojačevalnika najprej večja kot na neinvertirnem vhodu, zato je izhod IC nizko in T3 ostane izklopljen.

Takoj, ko je izhodna napetost višja od 5,6 V, se invertirajoča vhodna napetost na tej ravni regulira in nadzira z D4.

Ko izhodna napetost preseže določeni najvišji potencial (nastavljen s P1), postane neinvertirni vhod IC1 višji od invertirnega vhoda, zaradi česar se izhod IC1 spremeni v pozitiven. To aktivira T3. ki izklopi T2 in T1, zavirajoč tok v dinamo polje.

Tok dinamovega polja zdaj upada in izhodna napetost začne padati, dokler se primerjalnik ne vrne nazaj. R6 dobavi nekaj sto milivoltov histereze, ki vezju pomaga, da deluje kot preklopni regulator. T1 je bodisi močneje vklopljen ali pa je odrezan tako, da razprši dokaj majhno moč.

Na trenutno regulacijo vpliva T4. Ko je tok s pomočjo R9 višji od izbrane najvišje ravni, padec napetosti okoli njega povzroči, da se T4 vklopi. To poveča potencial na neinvertirajočem vhodu IC1 in izolira tok dinamo polja.

Vrednost, izbrana za R9 (0,033 Ohm / 20 W, sestavljeno iz 10nos uporov uporov 0,33 Ohm / 2 W), je primerna za doseganje optimalnega izhodnega toka do 20 A. Če želimo večje izhodne tokove, lahko vrednost R9 ustrezno zmanjšati.

Izhodno napetost in tok naprave je treba določiti z ustrezno nastavitvijo P1 in P2, da ustrezata standardom prvotnega regulatorja. T1 in D5 je treba namestiti na hladilnike in biti strogo izolirana od ohišja.

2) Enostavnejši regulator napetosti toka avtomobila

Naslednji diagram prikazuje še eno različico polprevodniškega vezja napetosti in toka krmilnika, ki uporablja minimalno število komponent.

Medtem ko je napetost akumulatorja nižja od polne napolnjenosti, izhod regulatorja IC CA 3085 ostane IZKLOPLJEN, kar omogoča Darlingtonovemu tranzistorju, da je v prevodnem načinu, ki ohranja poljsko tuljavo pod napetostjo in deluje alternator.

Ker je IC CA3085 tukaj nameščen kot osnovna primerjalna enota, lahko baterija, ko se napolni do polnega nivoja napolnjenosti, znaša 14,2 V, potencial na nožici št. 6 IC pa se spremeni v 0V in izklopi napajanje na tirno tuljavo.

Zaradi tega tok iz alternatorja upada in ovira nadaljnje polnjenje akumulatorja. Tako se baterija ustavi pred prekomernim polnjenjem.

Zdaj, ko napetost akumulatorja pade pod prag pin6 CA3085, izhod ponovno postane visok, zaradi česar tranzistor deluje in napaja poljsko tuljavo.

Alternator začne napajati akumulator, tako da se spet začne polniti.

Seznam delov

3) Tranzistorizirano vezje regulatorja avtomobila

Sklicujoč se na spodnji diagram regulatorja napetosti toka polprevodniškega napetosti alternatorja spodaj, je V4 konfiguriran kot serijsko prehodni tranzistor, ki uravnava tok na polje alternatorja. Ta tranzistor je skupaj z dvema 20 amp diodama pritrjen na zunanji hladilnik. Zanimivo je opaziti, da disipacija V1 v resnici ni zelo velika niti med največjim poljskim tokom, temveč le znotraj 3 amperov.

Namesto srednjega razpona, pri katerem padec napetosti na polju ustreza padcu napetosti tranzistorja V1, kar povzroči največjo odvajanje največ 10 vatov.

Dioda D1 zagotavlja zaščito prehodnega tranzistorja V4 pred induktivnimi konicami, ustvarjenimi v poljski tuljavi, kadar koli je stikalo za vžig izključeno. Dioda D2, ki prenaša celoten poljski tok, zagotavlja dodatno delovno napetost za vozniški tranzistor V2 in zagotavlja, da se prehodni tranzistor V4 lahko odreže pri velikih temperaturah v ozadju.

Tranzistor V3 deluje kot gonilnik za V4 in nihanje osnovnega toka od 3 ma do 5 ma na tem tranzistorju omogoča popolno vklopitev do popolnega izklopa V4.

Upor R8 ponuja pot za tok v previsokih temperaturah. Kondenzator C1 je bistvenega pomena za zaščito pred nihanjem regulatorja zaradi visoko ojačevalne zanke, ki je ustvarjena okoli sistema. Tukaj je za večjo natančnost priporočljiv tantalov kondenzator.

Primarni element vezja za zaznavanje je zaprt v uravnoteženem diferencialnem ojačevalniku, sestavljenem iz tranzistorjev V1 in V2. Posebna skrb je bila namenjena postavitvi tega regulatorja alternatorja, da se prepriča, da ni težav s premikanjem temperature. Da bi to dosegli, morajo biti najbolj povezani upori žične rane.

Potenciometer za nadzor napetosti R2 si zasluži posebno pozornost, saj se zaradi vibracij ali ekstremnih temperatur nikoli ne sme odmakniti od svojih nastavitev. 20-ohmska posoda, uporabljena v tej zasnovi, je bila za ta program idealna, vendar je skoraj vsak dober lonec z žično vrvico v rotacijskem slogu v redu. V tej izvedbi regulatorja napetosti toka avtomobilskega alternatorja se je treba izogibati pravokotnim sortam trimpota.

4) Vezje polnilnika tokovnega regulatorja napetosti IC 741 avtomobila

To vezje ponuja polprevodniško upravljanje polnjenja akumulatorja. Polje navitja alternatorja se na začetku stimulira skozi žarnico za vžig, tako kot pri tradicionalni metodi.

Tok, ki se premika prek terminala WL, potuje skozi Q1 do terminala F, nato pa končno na poljsko tuljavo. Takoj, ko se motor vklopi, se tok iz dinamo avtomobila premakne skozi D2 do Q1. Kontrolna lučka za vžig ugasne, saj napetost terminala WL presega napetost akumulatorja. Tok se prav tako premika skozi D5 proti akumulatorju.

V tem trenutku IC1, ki je nameščen kot primerjalnik, zazna napetost akumulatorja. Ko ta napetost na neinvertirajočem vhodu postane višja od invertirnega vhoda (vpeta pri 4,6 voltov prek cenerja D4), se izhod opcijskega ojačevalnika poveča.

Tok nato preide skozi D3 in R2 proti dnu Q2 in ga takoj vklopi. Rezultat tega je podlaga Q1, ki jo izklopi in odstrani tok, ki deluje na navitje polja. Izhod alternatorja zdaj pade, zaradi česar tudi napetost akumulatorja ustrezno pade.

Ta postopek zagotavlja, da napetost akumulatorja ostane konstantna in nikoli ne sme biti preveč napolnjena. The napetost polne baterije se lahko skozi RV1 prilagodi na približno 13,5 voltov.

Med hladne vremenske razmere med zagonom avtomobila lahko napetost akumulatorja znatno pade. Takoj, ko se motor vžge, postane tudi notranji upor akumulatorja precej nizek, zaradi česar mora potegniti preveč toka iz alternatorja in s tem povzročiti morebitno poslabšanje alternatorja. Da bi omejili to visoko porabo toka, je upor R4 vgrajen znotraj primarnega napajalnega terminala od alternatorja.

Odpornost R4 je izbrana tako, da se pri njem pri največjem možnem toku (običajno 20 amperov) ustvari 0,6 volta, zaradi česar se Q3 vklopi. V trenutku, ko Q3 aktivira tok, se skozi daljnovod skozi R2 premakne proti dnu Q2 in ga vklopi, ki nato izklopi Q1 in prekine tok toka na navitje polja. Zaradi tega izpade dinamo ali izhod alternatorja.

Izvirne napeljave alternatorja v avtomobilu ni treba spreminjati. Vezje je lahko zaprto v stari regulacijski omarici, Q1, Q2 in D5 morajo biti pritrjeni na ustrezno dimenzioniran hladilnik.