自動車用電圧レギュレータ 59.3702-01 の改良。スキーム、説明

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車載用電圧レギュレータ 59.3702-01 の改良。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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レギュレータに対する提案された改良により、負荷電流とエンジン動作モードが変化したときの自動車発電機の出力電圧の安定性が向上します。

現代の自動車には複雑で多機能な電気機器が搭載されており、その信頼性の高い動作によって車両の機能と運転の安全性が確保されています。

電気機器の信頼性は、車載ネットワークの電圧の安定性に大きく依存します。この電圧を一定に保つことは、特に発電機の回転速度と負荷電流が急激に変化する過渡状態においては困難な作業です。

発電機は、電圧を一定に保つ電圧レギュレーターと合わせて自動制御システムを形成します。特定の条件下では、このようなシステムは安定性を失う可能性があり、それは発電機の出力電圧やバッテリーの充電電流の急激な変動という形で現れます。したがって、あらゆる動作条件下で制御システムの安定性を確保することが非常に重要です。

現在最も広く使用されているのは、リレー自励発振モードで動作する電子レギュレータです。このようなレギュレータは、発電機の出力電圧が所定の上限閾値を超えると、その励磁巻線を搭載ネットワークから切断します。巻線に流れる電流が減少し始め、生成される電圧が低下します。下限しきい値を下回るとすぐに、励磁巻線が車載ネットワークに再接続され、その中の電流が増加し、それに伴って発電機の出力電圧も増加します。したがって、発電機電圧は常に変動しますが、その平均値は安定に保たれます。

「強制」PWM を備えたレギュレータはより高度です。励磁巻線のスイッチング周波数が増加したため、定常状態モードの発電機電圧は実質的に変化しませんが、過渡モードでは依然として発振が発生する可能性があります。

このようなレギュレータ (そのうちの 1984 つは E. Tyshkevich の記事「SHI 電圧レギュレータ」で説明されています。ラジオ、6 年、No. 27、28、XNUMX ページ) は、おそらくパラメータが次のとおりであるため、広く使用されていません。従来の自励発振のものと比べてそれほど優れているわけではありません。大量生産されていますが、店頭で見つけるのは困難です。売り手はそのような規制当局について全く知らないか、需要がないと主張するかのどちらかです。

車両を運転する場合、重要なパラメータは、エンジン回転数が低いときの発電機の負荷容量です。バッテリーが充電される最低エンジン回転数はバッテリーによって異なります。電子電圧レギュレータは、回転速度が低く負荷電流が高い状況で安定性を失うことがよくあります。

この機能は自動車運転者にはよく知られており、電子レギュレータをこの点でより信頼性の高い旧式の接触振動式レギュレータに交換する人もいます。しかし、安定性が高まる一方で、このタイプのレギュレーターに特有の欠点もあります。多くのドライバーは、電子レギュレーターの安定性が向上すると考えて、標準バッテリーを容量が増加した別のバッテリーに交換します。

残念ながら、自動車修理工場では発電機の出力電圧の変動をなくすことはできません。

同時に、充電電流と発電機電圧の両方が脈動しているものの、バッテリーはまだ充電中であるため、誤動作はないと従業員は主張しています。

上記のすべてを考慮して、著者は標準電子電圧レギュレータ 59.3702-01 の安定性を高めることを試みました。図では、図 1 は、最初の変更後の回路を示しています。つまり、図では色で強調表示されている、抵抗 R8 とコンデンサ C2 の追加回路を取り付けることになります。輸入品のS1Mダイオードを国産のKD202またはKD209シリーズに置き換えることができます。

自動車用電圧レギュレーターの改良59.3702-01
図。 1

レギュレーターの動作原理は変わりません。レギュレータのピン「15」に印加されるオンボードネットワークの電圧が増加すると、トランジスタ VT1 のエミッタに対するベース電位はより負になり、この電圧の特定の値（ジャンパ S1 ～ S3 で設定）では、トランジスタが開きます。その結果、トランジスタ VT2 と VT3 が閉じ、レギュレータの端子「67」と共通線の間に接続された発電機励磁巻線の電源回路が遮断されます。しかし、大きなインダクタンスを持つ巻線の電流を即座に止めることはできません。開いたダイオード VD2 を流れ続け、徐々に減少します。励磁電流とともに、発電機によって車載ネットワークに供給される電圧も低下します。しばらくすると、トランジスタ VT1 が閉じ、VT2 と VT3 が開きます。これにより、発電機の励磁巻線の電流が増加し、電圧が増加します。説明したプロセスは定期的に繰り返され、発電機電圧の平均値は変化せずに維持されます。回路R7C3は、トランジスタVT1〜VT3のスイッチングプロセスを高速化します。

強力な負荷をオフにしたり、エンジン回転数を上げたりすることによって、車載ネットワークの電圧が上昇すると、新たに設置されたコンデンサC2が充電され、充電電流の一部がトランジスタのベース回路を流れます。 VT1 は電圧上昇率に比例します。その結果、VT1 が開き、コンデンサがない場合よりも早くトランジスタ VT2 と VT3 が閉じます。界磁巻線の電流の減少も早く始まり、外部要因による電圧の上昇が大幅に遅くなるか、完全になくなります。電圧が急速に低下すると、同様のプロセスが発生します。結果として生じる振動は減衰され、その範囲は大幅に減少します。電圧変化が遅い場合、コンデンサ C2 を流れる電流は小さく、定常状態でのレギュレータの動作や平均電圧値の安定化の精度には実質的に影響を与えません。

電圧安定化システムの安定性をチェックするには、エンジンと発電機の動作中にヘッドライトなどの強力な消費電力をオン/オフし、電流計でバッテリー電流を監視します。この場合、電流計の針は、定常状態の位置からの最初の最大偏差（これは発電機の慣性に関連しており、理想的なレギュレーターであっても避けられません）の後、古い位置に戻るか、新しい定常位置に到達する必要があります。 - 状態の位置は振動せずに単調に変化します。

コンデンサ C2 の静電容量とそれに直列に接続された抵抗 R8 の抵抗を選択することにより、システムの動的特性を一定の制限内に調整することが可能です。過渡プロセスの最小持続時間は、通常、発振が発生する容量よりわずかに大きいコンデンサ C2 の容量で達成されます。容量がさらに増加すると、外部条件の変化に対するシステムの応答が大幅に遅くなります。

説明した変更を加えたレギュレーターの場合、オンボードネットワークへの最初の接続の瞬間は非常に危険であることに注意してください。この時点でコンデンサ C2 は完全に放電されます。その充電電流はトランジスタにとって危険な値に達し、トランジスタを損傷する可能性があります。したがって、抵抗 R8 の値を大幅に減らしたり、完全に削除したりしないでください。

著者の実践では、上記の理由による改造されたレギュレータの故障は発生しませんでしたが、トランジスタ VT1 のベースを流れる電流を制限するための措置を講じることをお勧めします。たとえば、トランジスタ VT6 を接続する開回路に追加の抵抗を含めるなどです。ベースと抵抗 R8 ～ R1、コンデンサ C1、およびツェナーダイオード VD2 の接続点。その値は、コンデンサ CXNUMX なしでもレギュレータの動作が著しく悪化しない最大値を選択する必要があります。

バッテリーの耐用年数を延ばすには、温度の低下に伴って車載ネットワークの電圧を増加させる必要があることが知られています。したがって、実際には季節による電圧調整が行われます。レギュレータ 59.3702-01 では、ジャンパ S1 ～ S3 と抵抗 R1 ～ R3 を閉じることで、発電機の平均電圧を 13,8 ～ 14,6 V の範囲で変更できます。ジャンパを外すと電圧は低下します。抵抗 R1 ～ R3 は XNUMX つのトリマーで交換できるため、発電機の電圧をスムーズに調整できます。

HL1 および HL2 LED の目的は変更後も変更されていません。これらにより、制御システムのパフォーマンスを評価できます。イグニッションがオンでエンジンが停止している場合は、HL2 LED のみが点灯し、発電機の励磁巻線に電圧が印加されていることを示します。エンジンが停止しているときに HL1 LED が点灯する場合は、レギュレータが故障していることを意味します。エンジンが作動すると、両方の LED が点灯します。回転速度を低下させたり、オンボードネットワークの負荷を増加させると、LED HL2 の輝度が増加し、HL1 が減少するという事実につながります。回転数が増加したり、負荷が減少すると、明るさは逆方向に変化します。

レギュレーターは、記載されている改造の前後で、古いバッテリーを搭載した古い車でテストされました。この車両では、接点の酸化により電気配線の抵抗が著しく増加し、バッテリーの内部抵抗が増加していることがわかりました。これらの要因は両方とも、電圧調整システムの安定性の低下につながります。

未完成のレギュレータ 59.3702-01 では、バッテリーのプラス端子を車の電気システムに接続するワイヤの隙間に接続された電流計の針が、通常 5.10 A の振れで変動しました。エンジンを始動した直後は、振動はしばしば 10 A を超え、ヘッドライトが点滅し始めました。高速で長時間走行した場合、振れが5A未満になることもありましたが、そのようなことはほとんどありませんでした。

上記レギュレーターの改造後、電流計の針が0,5.1A以上振れることはなくなりました。エンジン始動後、点灯したヘッドライトが点滅することもなくなりました。高速で長時間走行すると、針振れの振幅が小さくなり、気づきにくくなることがよくありました。

さらなる改良中に、問題のレギュレータから抵抗器 R7 とコンデンサ C3 が削除され、トランジスタ VT2 のベースとトランジスタ VT1 のコレクタとコンデンサ C1 および抵抗器 R9 の接続点の間にノードが挿入されました。その図は次のとおりです。図に示されています。 2. 図に示す図では、図１において、回路断線の箇所は×印で示されている。図の要素の番号付け1 は図で開始された内容の続きです。 2.

自動車用電圧レギュレーターの改良59.3702-01
図。 2

レギュレータには、論理要素 DD1.1 および DD1.3 に基づく指数パルス発生器と、トランジスタ VT1.2 に基づくパルス増幅器を備えた要素 DD4 に基づく閾値デバイスが含まれています。 DD1 チップには、統合スタビライザ DA5 からの 1 V の電圧が供給されます。

修正後、トランジスタ VT1 は不一致信号の増幅器として機能します。負荷 - 抵抗 R9 - の両端の電圧は、オンボードネットワークの電流値と公称電圧値の差に直線的に依存します。この電圧は、抵抗器 R13 と R14 を使用して発生器パルスと加算されます。金額は閾値デバイスの入力で受信されます。その結果、出力でパルスが形成され、その持続時間はオンボードネットワークの電圧の公称値からの偏差に依存し、繰り返し周波数は一定です（約2kHz）。トランジスタ VT4 のアンプを介してトランジスタ VT2 のベースに接続され、発電機の励磁巻線の電圧を制御します。

自動車用電圧レギュレーターの改良59.3702-01
図。 3

カバーを取り外した改造済みレギュレーターの図を図に示します。 3. 吊り下げ設置により追加部品が追加されます。このレギュレータを車に取り付けた後、電流計の針が0,5Aを超える振幅で変動することはありませんでした。電気配線接点の過渡抵抗が低く、新しいバッテリーを使用すると、電流の変動はさらに少なくなると推測できます。

著者: A. セルゲイフ

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