自動車用の単純な熱補償電圧レギュレータ。無料のテクニカルライブラリの記事

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自動車用の単純な温度補償電圧レギュレータ

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説明されている自動車用のアマチュア電圧レギュレーターのほとんど、および大量生産された車に装備されている産業用レギュレーターは、発電機の端子で不変の安定した電圧を維持するように設計されています。負荷が増加すると（ヘッドライト、ファン、その他の消費者がオンになる）、ワイヤの電圧降下が増加し、それに応じてオンボードネットワークの電圧が低下し、バッテリーの充電電流も減少します。

バッテリ端子の電圧を安定させるために、レギュレータの入力はバッテリに直接接続されています。ご存知のように [L]、バッテリーの通常の再充電では、温度が下がるにつれて端子の電圧が上昇するはずです。したがって、レギュレータによって安定化された電圧が温度から独立していることは、大きな欠点と見なす必要があります。レギュレーターがエンジンルームの温度に応じて電圧を調整できたとしても、これでは十分ではありません。夏に最適なパフォーマンスを発揮するように調整されたレギュレーターは、わずか数時間の運転でボンネットの下の空気が急速に暖まり、バッテリー自体が暖まる冬にバッテリーを厳しい場所に置きます。その結果、バッテリーは充電不足のままになり、寒い季節には充電する必要があります。

レギュレーターが寒い気候で最適に動作するように設定されている場合、夏にはバッテリーが再充電され、定期的に蒸留水を追加する必要があります。最善の解決策は、バッテリ自体の温度とその端子の電圧をレギュレータで制御することです。 [L] にそのようなコントローラが記載されていますが、かなり複雑で、温度センサーに電磁リレーと少ないスタビスターが含まれています。ここで説明する電圧レギュレータにはリレーが含まれておらず、低電力のシリコンダイオードがセンサーとして使用されています。さらに、設計が大幅に簡素化されています。 [L] によると、レギュレータが提供しなければならない必要な絶対電圧温度係数 (TKV) は、-40,5 mV / ° C、または相対単位で -0,298% / ° C です。

電圧の相対温度係数はほぼ同じで、順方向電流が数ミリアンペアの低電力シリコンダイオードと、直列に接続された複数のダイオードであるスタビスタがあります。 2つのダイオードの絶対TKNは約-650 mV /°Сで、電圧降下が2 mVの場合、相対値は-650 / 0,307 \u1d -XNUMX％/°Сになります。複数のダイオードまたはスタビスタの回路の TKN の相対値は、それらの数に依存しないことに注意してください。コントローラ回路を図 XNUMX に示します。

（クリックして拡大）

レギュレータの出力Bは、別のワイヤでバッテリの正端子に接続され、出力IおよびWは、それぞれ発電機整流器ブリッジの出力とその励起巻線に接続されます。レギュレーターのコモン線は、レギュレーターを取り付ける場所で車体に接続します。 4 個の VD11-VD 1 ダイオードのチェーンがバッテリーケースに取り付けられており、バッテリーケースと熱的に接触しています。この回路は、必要な TKN を備えた温度依存の基準電圧源として機能します。車のイグニッションがオフの場合、端子Iに電圧がなく、トランジスタVT3-VT1が閉じられ、電源電圧がオペアンプDA4に供給されず、トランジスタVT6-VT1も閉じられ、最初のトランジスタ VT2 と VT1 のコレクタ電流はバッテリから消費されますが、これはバッテリの自己放電電流よりも計り知れません。イグニッションがオンになると、トランジスタVT3〜VT3が開き、トランジスタVT1を介してオペアンプDA2に電源電圧が供給されます。トランジスタVT5を介したバッテリーの正端子からの電圧は、分圧器R6R7R6に接続され、抵抗器R1のエンジンからオペアンプDA4の反転入力に接続されます。オペアンプの非反転入力には、ダイオード VD11 ～ VD6 の回路から電圧が印加されます。エンジンがオフの間、抵抗 R4 エンジンから得られる電圧は、VD11-VD4 ダイオード間の電圧降下よりも低く、オペアンプの出力の電圧はバッテリ電圧に近く、トランジスタ VT6-VTXNUMX はオープン、発電機の励磁巻線に電流が流れます。

エンジンの始動後、発電機は電流を生成し始め、バッテリー電圧が上昇し、オペアンプDA1が切り替わり、トランジスタVT4-VT6が閉じ、電流が流れます。その結果、オペアンプが再び切り替えられ、発電機の励磁巻線を流れる電流が増加します。トランジスタ VT4 ～ VT6 の開閉は、数十または数百ヘルツの周波数で発生し、バッテリ端子で必要な電圧を維持します。抵抗 R12 を介した正帰還は、オペアンプのヒステリシスを提供し、オペアンプをシュミットトリガに変えます。ツェナーダイオード VD2 は、オペアンプの出力電圧をトランジスタ VT4 のスイッチングしきい値と一致させます。特に注目すべきは、レギュレータの通常動作モードで閉じているツェナーダイオード VD1 の役割です。そこにない場合、VD4-VD11 温度センサーにつながるワイヤが破損していると、発電機の励磁巻線に電流が流れ続け、オンボードネットワークの電圧が大幅に上昇し、両方とも危険です。バッテリーと他の電気消費者のために。ツェナーダイオード VD1 は、温度センサーがオフになると開き、模範的な電圧源として機能し始めます。オンボードネットワークの電圧は増加しますが、存在しない場合ほど重要ではありません。

デザイン。ダイオードVD4-VD11を除くレギュレータのすべての要素は、厚さ93mmのグラスファイバー製の60x1,5mmの寸法のプリント回路基板上に配置されます-基板の図を図2に示します。

VT6トランジスタは、24つの真ちゅうブッシングにヒートシンクなしでボードに取り付けられ、ベースとエミッタのリードはボードに直接はんだ付けされています。このボードは、電気機械式リレーレギュレータ RR-80 のハウジングに 30 つのネジ付き真鍮ポストに取り付けるように設計されています。出力は、ケースの対応する出力です。温度センサーは、寸法が 2x50x8 mm のパッケージに折り畳まれた 0,14 つのプレート、XNUMX つの真鍮、XNUMX つのグラスファイバーで構成されています。中央のグラスファイバープレートのほぼ中央に、XNUMXxXNUMX mmの寸法の窓が切り取られています。直列に接続された XNUMX 個のダイオードがこのスペースに配置されます。 MGTF-XNUMX ワイヤからの結論は、中央のプレートに鋸で挽かれた狭い溝に敷設された PVC チューブに配置されます。

全体の構造はエポキシパテで接着されており、中板の内部空洞もそれで満たされています。真ちゅう製のプレートは、接着する前に錫メッキする必要があり、センサーのすべての部品は完全に脱脂する必要があります。センサーのリードは、PCB 上の対応するポイントに直接はんだ付けされます。信頼性のために、結論を小さなクランプでレギュレーター本体に追加で取り付けることが望ましいです。真ちゅう製のプレートを使用して、センサーを加熱されたマスチックにわずかに押し込んでバッテリーを充填します。マスチックが充填されていない場合は、ホイールチャンバーから切り取ったラバーリングを使用して、真鍮プレートをバッテリーケースの側面の平らな部分に押し付ける必要があります。レギュレーターの結論 B の方が便利です。バッテリーのプラス端子ではなく、スターターのプラス電流クランプに接続します。

詳細。コントローラーでは、KT3102A（VT1、VT3、VT4）およびKT208K（VT2）の代わりに、対応する構造のほとんどすべての低電力シリコントランジスタを使用できます。トランジスタ VT5 は、少なくとも 150 mA のコレクタ電流を許容する必要があります。ここでは、KT208、KT209、KT313、KT3108、KT814、KT816 シリーズのトランジスタを任意の文字インデックスで使用できます。金属ケースのトランジスタを優先する必要があります。ツェナーダイオード VD2 - 電圧が 3,3 ... 7 V の場合。

ダイオード VD3 は、少なくとも 206A の直流電流であれば任意のダイオードを使用できます。 KD1 シリーズのダイオードは、ケースにアノードが配置されているため、ボードに取り付けると便利です。コンデンサ C2、C4、C5 - KM6 または KM53、SZ -K1-53 または K4-50。 K52またはK1シリーズのコンデンサの使用は望ましくありません。スロットル L0,1 - DM-6; 固定抵抗 - MT または MLT、チューニング R19 - SPZ-16,5a。デバイスは特定の順序でセットアップする必要があります。最初に、最大 100 V の調整可能な DC 電圧源をレギュレータの出力 B とケースに接続し、そこから消費される電流を測定します。 120 µA のマイクロアンメータのポインタは、著しくずれてはなりません。次に、2 Wの電力を持つ18オームの抵抗器が、並列に接続された電圧計（または24 ... XNUMX Vの電圧の低電力白熱灯）を使用して、Ш端子と共通線の間に接続されます。

結論 I は同じ電源に接続され、その電圧を 13,6 V に設定します。抵抗 R6 は、電源電圧が 13,6 V を超えて電源に近づくと、ピン III の出力電圧がゼロに近づくようなスイッチングしきい値を設定します。電圧がこの値を下回ったときの電圧。次に、VD4-VD11ダイオード回路がオフになり、VD1ツェナーダイオードが選択され、16 ... 16,5 Vの電源電圧でレギュレータの同様のスイッチングが実現されます。必要に応じて、いずれかまたは直接方向の1つの低電力シリコンダイオード。より正確な調整が車で行われます。

バッテリーが完全に充電されると、電圧計（できればデジタル）が無負荷で端子の電圧を測定します。エンジンはスターターなしで始動し、抵抗器 R6 はバッテリー端子で測定された電圧値を設定します。車に電流計がある場合、デバイスを正しく調整するための基準は、平均クランクシャフト速度と充電済みバッテリーでエンジンを始動してから5〜10分後の充電電流の値です。含まれる負荷の電力に関係なく、電流は 2 ～ 3 A 以内でなければなりません。

VD818およびVD1-VD4ダイオードの代わりに従来の温度補償D11Eツェナーダイオードを使用した上記のレギュレータは、GAZ-24車で数年間機能しました。夏にはバッテリーに水を追加し、春と秋には充電する必要がありました。 VD4-VD11 センサーを取り付けた後、これらの操作の必要がなくなりました。さまざまな動作条件でエンジンの迅速な始動を可能にする拡張スパークを備えたサイリスタトランジスタ電子点火ユニットの使用とともに、説明されている電圧レギュレータにより、バッテリ寿命をXNUMX年に延ばすことができました。

文学

Lomanovich V.A. 熱補償電圧レギュレータ。 - ラジオ、1985 年、第 5 号、p. 24-27。

著者: S. Biryukov、ラジオ 1、1994 年。出版物: cxem.net

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