熱補償された電圧レギュレータ。スキーム、説明

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温度補償型電圧レギュレータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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車の電装品の重要な要素の XNUMX つが充電式バッテリー (以下、バッテリー) です。他の電気機器とは異なり、バッテリーには耐用年数が限られているため、（かなりのコストがかかることを考えると）その資源を最大限に活用することは自動車愛好家にとって緊急の課題です。

バッテリーはほぼ常に車に搭載されているため、この問題を解決するには、車の電装品の一部である標準電圧レギュレーター（以下、レギュレーター）が生成する最適な充電電圧を維持する必要があります。従来のレギュレータの欠点は、固定電圧 (通常 14,1±0,2 V) を維持することですが、この電圧は式 Ut=U1(0+KeT) に従って変化することが知られています ([1])。 Ut は、電解質温度 T °C で最適な充電電流を確保するためにバッテリー端子に印加する必要がある電圧です。 U0=14,56 V - 電解液温度 0 °C で最適な充電電流を確保するためにバッテリー端子に印加する必要がある電圧。 Ke= -1,65x10-3 1/°C - 電解質抵抗の温度係数。 T - 電解質温度、°C。

この式から、電解質の温度が -10 °C から +40 °C に変化するときにレギュレーターによって生成される最適な電圧は、それぞれ 14,8 V から 13,6 V に変化する必要があることがわかります。車両ネットワーク電圧が最適電圧から 0,4 V ずれると、バッテリー寿命が 25%、つまり 1% 減少します。約 2 年 (他の情報源 [10] によると、充電電圧が最適値から 12 ～ 2% ずれると、バッテリー寿命が 2,5 ～ 2 倍減少します)、レギュレーターの温度補正が必要になります。は議論の余地がありません。この目的のために、車両の電気ネットワークで維持される電圧を調整する機能を備えたレギュレーターが開発されました。提案されたものは、回路の単純さ、統合（標準レギュレータの代わりに設置）、および回路要素の選択が計算によって決定されるため調整が不要であるという点で、同様の機能を含む以前に公開された電圧レギュレータ[XNUMX]とは異なります。

温度補償電圧レギュレータ

レギュレータ回路 (図を参照) には特別な機能はありません。電圧比較器は測定ブリッジの対角線に接続されています。基準電圧源は測定ブリッジの一方のアームに含まれ、もう一方のアームには電解質と熱接触する温度センサーが含まれています。コンパレータの出力からの信号は、オープンエミッタを介して、発電機の励磁巻線を流れる電流を切り替える強力な出力スイッチに入ります。

測定ブリッジの要素 - R1、R2、Rд、R3、VD1。抵抗 R3 とツェナーダイオード VD1 は基準電圧源を形成します。抵抗 R4 は、コンパレータ DA1 の動作における電気ヒステリシスの効果を得るためにフィードバックを提供します。コンデンサ C1 は、温度センサー Rd につながる配線に誘導されるノイズを抑制するように設計されています。コンパレータ DA1 は、直接入力で受信した信号に応じて、トランジスタ VT1 の動作を制御します。抵抗 R5、R6 はコンパレータのオープンエミッタの出力電流を制限し、信頼性の高い開閉に必要なトランジスタ VT1 のベースにバイアスを供給します。トランジスタ VT1 は界磁巻線に流れる電流を切り替えます。ダイオード VD2、VD3 は、トランジスタ VT1 がオフになった瞬間に励磁巻線に発生する自己誘導電圧サージからトランジスタ VTXNUMX を保護します。

バッテリー端子からの電圧は分圧器 R1、R2、Rd に供給されます。温度センサー Rd から取得され、その抵抗に比例して変化する信号はコンパレーター DA1 の直接入力に供給され、ツェナーダイオード VD1 によって生成されコンパレーターの反転入力に供給される基準電圧と比較されます。直接入力の信号が基準電圧より小さい場合、コンパレータ DA1 はトランジスタ VT1 に信号を出力し、トランジスタ VT1 が開き、発電機の励磁巻線をオンにします。コンパレータの直接入力の信号が基準電圧を超えると、トランジスタ VT4 がオフになり、発電機の励磁巻線がオフになります。抵抗 R1 を介したフィードバックのおかげで、コンパレータの直接入力における信号レベルの差は、コンパレータがトランジスタ VT0,05 をオンおよびオフにする信号を生成し、約 XNUMX V になります。

デバイスのセットアップは、結局のところ、測定ブリッジ要素の値を計算して選択することになります。これを行うには、分周値 0,1 °C の温度計と、10 mV の精度で電圧と 1 オームの精度で抵抗を測定できる複合測定装置が必要です。

例。

1. 既知の温度、たとえば T=21 °C、Rd=1883 オームで温度センサーの抵抗を測定します。

2. 式 Rt=R0(1+KmT) によると、Rt、R0 はそれぞれ温度 T °C および 0 °C における銅導体の抵抗です。 Km=4,26x10-3 1/°С - 銅の抵抗の温度係数。 T は温度センサー (電解液) の温度 (°C)、R0 = 1728 オームを求めます。

3. 取得した R0 の値を使用して、同じ式を使用して温度 -10 および +40 °C の Rt の値を計算します。 R-10=1655オーム; R+40=2023オーム。

4. +14 V の電圧の電源を端子「B」に接続して、基準電圧 Uop = 8,84 V を測定します。

5. 温度 -10 °C と +40 °C について順に、抵抗 R1、R2 の合計抵抗値を求めます (R1+R2)t=(UtRt/Uop) - Rt、

ここで、Ut は、電解質温度 T °C で最適な充電電流を確保するためにバッテリー端子に印加する必要がある電圧です (U-10=14,8 V; U+40=13,6 V) (R1+R2)-10= 1116 オーム; (R1+R2)+40=1089オーム。

6. これら 1 つの値の平均値: (R2 + R1102,5) cp \uXNUMXd XNUMX オーム。

7. R2〜2R1を考慮して、公称一連の抵抗に従って、示された抵抗器R1=360オーム、R2=750オームの最も近い抵抗値を選択します。

この計算では、抵抗器 R1、R2 の抵抗値を選択する際の相対誤差は 1% を超えません。

このレギュレータは、標準的な故障したチョコレートタイプのレギュレータ (Y112-V など) のハウジング内に配置されます。これを行うには、接着された蓋を開け、古い「詰め物」を取り外し、金属ベースを掃除します。トランジスタ VT1 は金属ベースにしっかりと押し付けられており、あらかじめ LITOL-24 グリースを両面に塗布したマイカガスケットを配置し、コレクタ取り付けプレートをコンタクトパッド「Ш」の内側に、エミッタ端子をベースに半田付けしておきます。ハウジング。コンパレータ DA1、コンデンサ、抵抗は別の回路基板に配置されています。

ケースのベースと標準の接触パッド「W」、「B」、「V」を使用して、残りの要素と回路内接続はヒンジ付き取り付けを使用して取り付けられます。温度センサーを接続するには、接触パッド「B」と同じ対角線上にある空き接触パッド（図では記号「A」で示されています）を使用します。温度センサー自体は銅板で圧着され、リード線の XNUMX つがはんだ付けされ、エポキシ樹脂で充填されています。巻線の XNUMX 番目の端子は、別のワイヤによって接触パッド「A」に接続されます。この回路は低電流であるため、ワイヤに特別な要件はありません。銅板は、バッテリーのマイナス端子の「クランプ」の固定ネジの下に取り付けるために取り付け穴を開けることができるようなサイズが選択されます。

ターミナル自体と、そこから伸びる「マイナス」バスの一部は環境から断熱されています。バッテリーのリード板の熱伝導率が比較的高いことを考慮して、この温度センサーの取り付け方法では、電解液とセンサーの間の温度差が最小限に抑えられます。レギュレーターのすべての要素はニスで塗装され、カバーは接着されて元の場所に取り付けられます。

レギュレータでは次の抵抗が使用されます。 R5 - タイプ MLT-0,25。残りはタイプ MLT-0,125、コンデンサ C1 タイプ KM

5. ツェナーダイオード VD1 としては、安定化電圧が 6 ～ 9 V の任意のツェナーダイオードが使用できますが、レギュレータはエンジン運転中に温度が広範囲に変化する発電機のハウジングに取り付けられるため、ツェナーダイオードを使用する必要があります。ダイオードは、電圧変化の温度係数が可能な限り低いものを選択します (KS191F、D818E など)。 [3] に記載されている方法を使用してその熱安定点を決定することをお勧めします。コンパレータ DA1 として、K554CA3 タイプのコンパレータを使用できますが、このマイクロ回路のピン番号が異なり、全体の寸法が図に示されているものよりわずかに大きいことを考慮する必要があります。 KT829B トランジスタは出力スイッチとして使用できますが、いずれの場合でも、トランジスタ VT1 の電流伝達係数は少なくとも 50 である必要があります。KD2A は、ダイオード VD3、VD209、および抵抗 1 の巻線として使用できます。銅線で作られた .2 kOhm の小型リレー (RES-60 など) を温度センサーとして使用できます。

文学：

アマチュア無線のための回路設計ハンドブック / Ed. V.P. ボロフスキー - K.: テクノロジー、1987 年。
Lomanovich V. 熱補償電圧レギュレータ // Radio.-1985.- No. 5.- P.24-27.
Inozemtsev V. ツェナーダイオードの熱安定点の決定 // Radio.- 1983.-No. 8.- P.31。

著者：V.G。 Petik

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