シンプルなボルテージレギュレーター。スキーム、説明

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シンプルな電圧レギュレータです。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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説明されている自動車用アマチュア電圧レギュレータのほとんどと、量産車に装備されている産業用レギュレータは、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と）ワイヤの電圧降下が増加し、それに応じて車載ネットワークの電圧が低下し、バッテリ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、レギュレータ入力はバッテリに直接接続されます。ご存知のとおり [L]、バッテリーを通常に再充電するには、温度が低下するにつれて端子の電圧が増加する必要があります。したがって、レギュレータによって安定化される電圧が温度から独立していることは、大きな欠点であると考えるべきです。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、それだけ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このレギュレーターは、冬にはボンネット内の空気が急速に温まり、わずか数時間の運転でバッテリー自体が温まるため、バッテリーを厳しい状況に陥らせます。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天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充電されるため、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、バッテリー自体の温度とその端子の電圧をレギュレーターで制御することです。まさにそのようなコントローラーが [L] で説明されていますが、かなり複雑で、温度センサーに電磁リレーと少数のスタビスタが含まれています。ここで説明する電圧レギュレータにはリレーは含まれておらず、低電力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、デザインも大幅にシンプルになりました。 [L] によれば、レギュレータが提供する必要がある絶対電圧温度係数 (TKV) は -40,5 mV / °C、または相対単位では -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、その両端の電圧降下が2 mVであるため、相対値は-650 / 0,307 \u1d -XNUMX％ / °Сになります。いくつかのダイオードまたはスタビスタからなる回路の 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。制御回路を図XNUMXに示します。

シンプルなボルテージレギュレーター。リレーレギュレータ回路

レギュレータの出力 B は別のワイヤでバッテリのプラス端子に接続され、出力 I と W はそれぞれ発電機整流器ブリッジの出力とその励磁巻線に接続されます。レギュレータのコモン線はレギュレータの取り付け箇所で車体に接続されます。 4 つの 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とき、端子 I には電圧がなく、トランジスタ VT3 ～ VT1 は閉じられ、電源電圧はオペアンプ DA4 に供給されず、トランジスタ VT6 ～ VT1 も閉じられ、初期電圧のみがオンになります。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ないほど小さいです。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 を介して電源電圧がオペアンプ DA2 に供給されます。バッテリーの正端子からトランジスタ VT5 を介して電圧は分圧器 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。電圧は、ダイオード VD11 ～ VDXNUMX の回路からオペアンプの非反転入力に印加されます。

エンジンが停止している間、抵抗 R6 エンジンから得られる電圧は VD4 ～ VD11 ダイオードの両端の電圧降下よりも小さく、オペアンプの出力の電圧はバッテリー電圧に近く、トランジスタ VT4 ～ VT6 は開いていると、発電機の励磁巻線に電流が流れます。エンジンが始動すると、発電機が電流を生成し始め、バッテリーの電圧が上昇し、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。発電機によって生成される電流が減少し、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 の開閉は数十ヘルツ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 を介した正のフィードバックにより、オペアンプのヒステリシスが提供され、オペアンプがシュミットトリガに変わります。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 のスイッチング閾値と一致させます。特に注目すべきは、レギュレータの通常動作モードでは閉じられているツェナーダイオード VD1 の役割です。それが存在しない場合、VD4-VD11 温度センサーにつながるワイヤが破損すると、発電機の励磁巻線に電流が流れ続け、車載ネットワークの電圧が大幅に上昇し、両方とも危険です。バッテリーやその他の電力消費者にとっても。温度センサーがオフになると、ツェナーダイオード VD1 が開き、例示的な電圧源として動作し始めます。オンボードネットワークの電圧は増加しますが、それ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 93 mm のグラスファイバー製の寸法 60 x 1,5 mm のプリント基板上に配置されています。基板の図は図 2 に示されています。

シンプルなボルテージレギュレーター。プリント回路基板

VT6 トランジスタは 24 つの真鍮ブッシング上のヒートシンクなしで基板に実装されており、ベースとエミッタのリード線は基板に直接はんだ付けされています。このボードは、80 つのネジ付き真鍮ポスト上の電気機械式リレーレギュレータ RR-30 のハウジング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 2x50x8 mm のパッケージに折り畳まれた 0,14 枚のプレート (真鍮 XNUMX 枚とグラスファイバー XNUMX 枚) 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ます。この空間に直列接続されたXNUMX個のダイオードが配置されています。 MGTF-XNUMX ワイヤーからの結論は、中央のプレートに切られた狭い溝に置かれた PVC チューブ内に配置されます。

全体の構造はエポキシパテで接着され、中間プレートの内部空洞もエポキシパテで充填されます。真鍮プレートは接着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。センサーのリード線は、PCB 上の対応する箇所に直接はんだ付けされます。信頼性を高めるために、小さなクランプを使用して結論をレギュレータ本体にさらに取り付けることが望ましい。真鍮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み、バッテリーを充填します。マスチック充填がない場合は、ホイール室から切り取ったゴムリングを使用して、真鍮プレートをバッテリーケース側面の平らな部分に押し付ける必要があります。結論レギュレータの B は、バッテリのプラス端子ではなく、スタータのプラス電流クランプに接続する方が便利です。

細部

コントローラでは、KT3102A (VT1、VT3、VT4) および KT208K (VT2) の代わりに、対応する構造のほぼ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。金属ケース内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 - 3,3 ... 7 V の電圧用の任意のダイオード。

VD3 ダイオードは、直流 3 A 以上のものを使用できます。KD206 シリーズのダイオードは、アノードがケース上に配置されているため、基板に実装するのに便利です。コンデンサ C1、C2、C4 - KM5 または KM6、C3 - K53-1 または K53-4。 K50 または K52 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 L1 - DM-0,1; 固定抵抗 - MT または MLT、同調 R6 - SPZ-19a。

調整デバイスは特定の順序に従います。まず、最大 16,5 V まで調整可能な 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。 100 µA マイクロアンペアの指針は著しくずれてはなりません。次に、電力 120 W の 2 オームの抵抗器を Ш 端子と共通線の間に接続し、電圧計 (または電圧 18 ～ 24 V の低電力白熱灯) を並列に接続します。

出力 I は同じ電源に接続され、その電圧が 13,6 V に設定され、抵抗 R6 は、電源電圧が 13,6 V を超えて増加したときに出力 Ш 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ると電源電圧に近くなります。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。選択するときは、必要に応じて、どちらか一方をオンにすることができます。直接方向の 1 つの低電力シリコンダイオード。より正確な調整は車両側で行われます。バッテリーを完全に充電すると、電圧計 (できればデジタル) が無負荷の状態でその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され、抵抗 R6 によってバッテリー端子の測定電圧値が設定されます。車に電流計が付いている場合、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された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になります。含まれる負荷の電力に関係なく、電流は 2 ～ 3 A 以内である必要があります。

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備えた上記のレギュレータは、GAZ-24 車両で数年間動作しました。夏には、春と秋にはバッテリーに水を追加して充電する必要がありました。 VD4～VD11センサーを取り付けると、これらの操作が不要になります。さまざまな動作条件でエンジンを迅速に始動できる、延長スパーク機能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併せて、前述の電圧レギュレータによって、バッテリ寿命を XNUMX 年に延長することが可能になりました。

文学

ロマノビッチ V.A. 温度補償型電圧レギュレータ。 - ラジオ、1985 年、第 5 号、p. 24-27。

著者: S. ビリュコフ; 出版物: radioradar.net

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