4 félvezető autós generátor szabályozó áramkör feltárása

Az alábbiakban ismertetett 4 egyszerű autófeszültség áramszabályozó áramkör azonnali alternatívát jelent minden szabványos szabályozóhoz, és bár elsősorban dinamóhoz fejlesztették ki, ugyanolyan hatékonyan fog működni egy generátorral.

Ha egy hagyományos autós generátor feszültségszabályozó működését elemezzük, elképesztőnek találjuk, hogy az ilyen típusú szabályozók gyakran ugyanolyan megbízhatóak, mint ők.

Míg a legtöbb korabeli autó szilárdtest feszültségszabályozókkal van felszerelve a generátor feszültségének és áramerősségének szabályozására, mégis számtalan korábbi autó található elektromechanikus típusú feszültségszabályozókkal, amelyek potenciálisan megbízhatatlanok.

Hogyan működik az elektromechanikus autószabályozó

Az elektromechanikus autógenerátor feszültségszabályozójának szokásos működése az alábbiak szerint magyarázható:

Amint a motor üresjárati üzemmódban van, a dinamó a gyújtásjelző lámpán keresztül téráramot kap.

Ebben a helyzetben a dinamó-armatúra nem kapcsolódik az akkumulátorhoz, mivel a teljesítménye kisebb az akkumulátor feszültségéhez képest, és az akkumulátor rajta keresztül kezd lemerülni.

Amint a motor fordulatszáma növekszik, a dinamó kimeneti feszültsége is növekszik. Amint túllépi az akkumulátor feszültségét, egy relé kapcsol be, amely összeköti a dinamó armatúráját az akkumulátorral.

Ez elindítja az akkumulátor töltését. Abban az esetben, ha a dinamó kimenete még jobban emelkedik, egy további relé aktiválódik 14,5 volt körül, ami megszakítja a dinamó mező kanyargását.

A terepi áram lecsökken, miközben a kimeneti feszültség egészen addig csökken, amíg ez a relé kikapcsol. A relé ezen a ponton folyamatosan ismételten be- és kikapcsol, fenntartva a dinamó kimenetét 14,5 V-on.

Ez a művelet megvédi az akkumulátort a túltöltéstől.

Van egy harmadik relé is, amely tekercsét tekeri sorosan a dinamó kimenettel, amelyen keresztül a teljes dinamó kimeneti áram áthalad.

Amint a dinamó biztonságos kimeneti árama veszélyesen megnő, oka lehet a túl lemerült akkumulátor, ez a tekercs aktiválja a relét. Ez a váltó most leválasztja a dinamó mezei tekercselését.

A funkció biztosítja, hogy csak az alapvető elmélet és a javasolt autófeszültség-áramszabályozó sajátos áramköre különböző specifikációkkal rendelkezzen az adott autó méretétől függően.

1) Teljesítmény-tranzisztorok használata

A jelzett kivitelben a kivágott relét D5 helyettesíti, amely fordított előfeszítéssel jár, amint a dinamó kimenete az akkumulátor feszültsége alá csökken.

Az akkumulátor ennek következtében nem tud lemerülni a dinamóba. Ha a gyújtást beindítják, a dinamómező tekercse áramot kap a visszajelző lámpán és a T1-en keresztül.

A D3 dióda be van építve annak elkerülése érdekében, hogy a generátor csökkentett armatúra-ellenállása miatt az áram a mező tekercséből lehúzódjon. Amint a motor fordulatszáma növekszik, a dinamó teljesítménye arányosan növekszik, és D3 és T1 segítségével megkezdi saját terepi áramának leadását.

Amint a D3 katódoldali feszültsége felemelkedik, a figyelmeztető lámpa fokozatosan elhalványul, amíg el nem múlik.

Amikor a dinamó kimenete eléri a 13-14 V körüli értéket, az akkumulátor újra megkezdi a töltést. Az IC1 úgy működik, mint egy feszültség-összehasonlító, amely követi a dinamó kimeneti feszültségét.

Mivel a dinamó kimeneti feszültsége növeli az op amp invertáló bemenet feszültségét, először nagyobb, mint a nem invertáló bemenetnél, ezért az IC kimenetet alacsonyan tartják, és a T3 kikapcsolva marad.

Amint a kimeneti feszültség meghaladja az 5,6 V-ot, az invertáló bemeneti feszültséget ezen a szinten D4 szabályozza és vezérli.

Amikor a kimeneti feszültség meghaladja a megadott legnagyobb potenciált (a P1-en keresztül állítva), az IC1 nem invertáló bemenete magasabb lesz, mint az invertáló bemenet, ami az IC1 kimenet pozitívvá változik. Ez aktiválja a T3-at. amely kikapcsolja a T2-t és a T1-t, gátolva a dinamó mező áramát.

A dinamó mezőárama most csökken és a kimeneti feszültség csökkenésbe kezd, amíg az összehasonlító újra vissza nem tér. Az R6 több száz millivolt hiszterézist szolgáltat, ami segíti az áramkör működését, mint egy kapcsolószabályozó. A T1 vagy erősebben be van kapcsolva, vagy le van kapcsolva, hogy meglehetősen alacsony energiát bocsásson ki.

A jelenlegi szabályozás a T4-en keresztül érinti. Ha az R9 segítségével az áram nagyobb, mint a kiválasztott legmagasabb szint, a körülötte lévő feszültségesés azt eredményezi, hogy a T4 bekapcsol. Ez növeli az IC1 nem invertáló bemeneténél rejlő potenciált, és elszigeteli a dinamó mező áramát.

Az R9 számára kiválasztott érték (0,033 Ohm / 20 W, 10nos 0,33 Ohm / 2 W ellenállásból áll párhuzamosan) alkalmas arra, hogy 20 A-ig optimális kimeneti áramot kapjon. Ha nagyobb kimeneti áramra van szükség, az R9 értéke megfelelően csökkenteni kell.

A készülék kimeneti feszültségét és áramát a P1 és P2 megfelelő beállításával kell rögzíteni, hogy megfeleljen az eredeti szabályozó normáinak. A T1-et és a D5-öt hűtőbordákra kell felszerelni, és szigorúan el kell választani az alváztól.

2) Egyszerűbb autógenerátor feszültség áramszabályozó

Az alábbi ábra egy félvezető generátor feszültség- és áramszabályozó áramkörének egy másik változatát mutatja, minimális számú alkatrész felhasználásával.

Normális esetben, amikor az akkumulátor feszültsége alacsonyabb, a teljes töltöttségi szint mellett az IC CA 3085 szabályozó kimenete kikapcsolt állapotban marad, ami lehetővé teszi, hogy a Darlington tranzisztor vezető módban legyen, ami a mező tekercsét feszültség alatt tartja, és a generátor működőképes.

Mivel itt az IC CA3085 IC összehasonlító elemként van felszerelve, amikor az akkumulátor teljes töltöttségi szintjéig 14,2 V feszültséget érhet el, az IC 6. számú érintkezőjénél lévő potenciál 0V-ra változik, kikapcsolva a tápellátást a terepi tekercsre.

Emiatt a generátor áramának bomlása megakadályozza az akkumulátor további feltöltését. Az akkumulátor így leáll a túltöltéstől.

Most, amikor az akkumulátor feszültsége a CA3085 pin6 küszöb alá csökken, a kimenet ismét magas lesz, aminek következtében a tranzisztor vezet, és táplálja a terepi tekercset.

A generátor megkezdi az akkumulátor táplálását, így az újra elkezd tölteni.

Alkatrész lista

3) Tranzisztorizált autógenerátor szabályozó áramköre

Az alábbiakban a fészek szilárdtest-generátor feszültségáram-szabályozó diagramjára hivatkozva a V4 úgy van kialakítva, mint egy soros áteresztésű tranzisztor, amely szabályozza az áramot a generátor mezőjébe. Ez a tranzisztor a két 20 amperes diódával együtt egy külső hűtőbordára van rögzítve. Érdekes látni, hogy a V1 disszipációja még a maximális előremenő áram alatt sem igazán magas, csupán 3 amperen belül.

Azonban a középtartomány helyett, amelynél a feszültségesés a mezőn megegyezik a V1 tranzisztoréval, a legnagyobb, legfeljebb 10 wattos disszipációt okozza.

A D1 dióda a gyújtáskapcsoló kikapcsolásakor védelmet nyújt a V4 átmenő tranzisztorral szemben a terepi tekercsben keletkező induktív tüskék ellen. A teljes téráramot átvivő D2 dióda extra működési feszültséget szolgáltat a V2 meghajtó tranzisztor számára, és garantálja, hogy a V4 áteresztő tranzisztor nagy háttérhőmérsékleten megszakadhat.

A V3 tranzisztor úgy működik, mint a V4 meghajtója, és ezen a tranzisztornál az alapáram 3–5 ma közötti ingadozása lehetővé teszi a V4 teljes „be” vagy „teljes” kikapcsolását.

Az R8 ellenállás útvonalat kínál az áramhoz túlzott hőmérséklet esetén. A C1 kondenzátor elengedhetetlen a szabályozó rezgései elleni védelemhez a rendszer körül létrejövő nagy erősítésű hurok miatt. A nagyobb pontosság érdekében itt tantál-kondenzátort ajánlunk.

A vezérlő érzékelő áramkör elsődleges eleme a V1 és V2 tranzisztorokból álló kiegyensúlyozott differenciálerősítőbe van zárva. A generátor szabályozójának elrendezésével különös gondot fordítottak annak biztosítására, hogy ne legyenek hőmérséklet-sodródási problémák. Ennek eléréséhez a legtöbb összekapcsolt ellenállásnak huzal típusúnak kell lennie.

Az R2 feszültségszabályozó potenciométer külön figyelmet érdemel, mivel soha nem szabad eltávolodnia a beállításaitól rezgések vagy szélsőséges hőmérsékleti viszonyok miatt. Az ebben a kivitelben alkalmazott 20 ohmos fazék ideálisan jól működött ehhez a programhoz, de szinte minden jó drótkötésű fazék rotációs stílusban rendben lehet. Kerülni kell az egyenes vonalú trimpot változatokat ebben az autógenerátor feszültség áramszabályozó tervezésében.

4) IC 741 autógenerátor feszültségáram-szabályozó töltő áramköre

Ez az áramkör szilárdtest-kezeléssel biztosítja az akkumulátor töltését. A generátor terepi tekercselését kezdetben a gyújtó izzón keresztül stimulálják, csakúgy, mint egy hagyományos módszernél.

A WL terminálon áthaladó áram Q1-en keresztül az F terminálig jut, majd végül a terepi tekercsen. Amint a motor be van kapcsolva, az autó dinamójából származó áram a D2-en keresztül a Q1-be mozog. A gyújtásjelző lámpa elhalványul, mivel a WL kapocs feszültsége meghaladja az akkumulátor feszültségét. Az áram szintén a D5-en keresztül mozog az akkumulátor felé.

Ezen a ponton az összehasonlító kompatibilis IC1 érzékeli az akkumulátor feszültségét. Ha ez a feszültség a nem invertáló bemeneten nagyobb lesz, mint az invertáló bemenet (4,6 voltra szorítva a D4 zeneren keresztül), akkor az op erősítő kimenete magasra megy.

Az áram ezt követően D3-on és R2-n keresztül halad a Q2 bázis felé, és azonnal bekapcsol. Ez a művelet ennek eredményeként megalapozza a Q1 alap kikapcsolását és a terepi tekercsen alkalmazott áram eltávolítását. A generátor kimenete most csökken, emiatt az akkumulátor feszültsége is ennek megfelelően csökken.

Ez az eljárás biztosítja, hogy az akkumulátor feszültsége mindig állandó maradjon, és soha ne engedje, hogy túltöltse. A az akkumulátor teljes töltési feszültsége az RV1-en keresztül nagyjából 13,5 voltra módosítható.

Alatt hideg időjárási viszonyok az autó beindítása közben az akkumulátor feszültsége jelentősen csökkenhet. Amint a motor meggyulladt, az akkumulátor belső ellenállása is elég alacsony lett, ami arra kényszerítette, hogy túl sok áramot húzjon a generátorból, és ez a generátor lehetséges romlásához vezethet. Ennek a nagy áramfogyasztásnak a korlátozása érdekében az R4 ellenállást a primer tápcsatlakozóba vezetik be a generátortól.

Az R4 ellenállást úgy választják meg, hogy a lehető legnagyobb áramnál (általában 20 amper) 0,6 volt keletkezzen rajta, ami a Q3 bekapcsolását okozza. Abban a pillanatban, amikor a Q3 aktiválja az áramot, az áramvezetéken keresztül az R2-n keresztül a Q2 bázis felé mozog, bekapcsolva, amely ezután kikapcsolja a Q1-et és levágja a terepi tekercsbe áramló áramot. Emiatt a dinamó vagy a generátor teljesítménye csökken.

Az autó generátorának eredeti vezetékein nem kell módosítani. Az áramkört be lehet burkolni egy régi szabályozó dobozba, a Q1, Q2 és D5 elemeket egy megfelelően méretezett hűtőbordára kell csatlakoztatni.