Đã khám phá 4 mạch điều chỉnh máy phát điện ở trạng thái rắn

4 mạch điều chỉnh dòng điện áp trên ô tô đơn giản được giải thích dưới đây được tạo ra như một giải pháp thay thế ngay lập tức cho bất kỳ bộ điều chỉnh tiêu chuẩn nào và mặc dù được phát triển chủ yếu cho máy phát điện nhưng nó sẽ hoạt động hiệu quả ngang với máy phát điện.

Nếu phân tích hoạt động của bộ điều chỉnh điện áp máy phát điện truyền thống trên ô tô, chúng tôi thấy thật ngạc nhiên khi những loại bộ điều chỉnh này thường được tin cậy như chúng.

Trong khi hầu hết các xe ô tô hiện đại được trang bị bộ điều chỉnh điện áp thể rắn để điều chỉnh điện áp và đầu ra dòng điện từ máy phát điện, bạn vẫn có thể tìm thấy vô số những chiếc xe cũ hơn được lắp đặt bộ điều chỉnh điện áp kiểu cơ điện có khả năng không đáng tin cậy.

Cách thức hoạt động của bộ điều chỉnh ô tô điện cơ

Hoạt động tiêu chuẩn của bộ điều chỉnh điện áp máy phát điện cơ ô tô có thể được giải thích như sau:

Khi động cơ ở chế độ chạy không tải, máy nổ bắt đầu nhận dòng điện trường qua đèn cảnh báo đánh lửa.

Ở vị trí này, phần ứng động lực vẫn không được gắn với pin vì đầu ra của nó nhỏ hơn so với điện áp của pin và pin bắt đầu phóng điện qua nó.

Khi tốc độ của động cơ bắt đầu tăng, điện áp đầu ra của máy phát điện cũng bắt đầu tăng lên. Ngay sau khi nó vượt qua điện áp của pin, một rơ le được BẬT, kết nối phần ứng động lực với pin.

Điều này bắt đầu sạc pin. Trong trường hợp đầu ra của máy phát điện tăng lên nhiều hơn nữa, một rơ le bổ sung được kích hoạt ở khoảng 14,5 vôn để cắt cuộn dây trường động lực học.

Dòng điện trường suy giảm trong khi điện áp đầu ra bắt đầu giảm xuống cho đến khi rơle này ngừng hoạt động. Rơ le tại thời điểm này liên tục chuyển đổi BẬT / TẮT liên tục, duy trì đầu ra của máy phát điện ở 14,5 V.

Hành động này bảo vệ pin khỏi sạc quá mức.

Ngoài ra còn có một rơ le thứ 3 chứa cuộn dây cuộn dây của nó mắc nối tiếp với đầu ra của máy phát điện, qua đó toàn bộ dòng điện đầu ra máy phát điện chạy qua.

Khi dòng điện đầu ra an toàn của máy nổ tăng cao một cách nguy hiểm, có thể do pin đã xả quá mức, cuộn dây này sẽ kích hoạt rơle. Rơ le này bây giờ tách ra cuộn dây trường của máy phát điện.

Chức năng này đảm bảo rằng chỉ là lý thuyết cơ bản và mạch cụ thể của bộ điều chỉnh dòng điện áp trên ô tô được đề xuất có thể có các thông số kỹ thuật khác nhau tùy thuộc vào kích thước ô tô cụ thể.

1) Sử dụng bóng bán dẫn điện

Trong thiết kế được chỉ định, rơle cắt được thay thế bằng D5, được phân cực ngược ngay khi đầu ra của máy phát điện giảm xuống dưới điện áp pin.

Kết quả là pin không thể xả vào máy phát điện. Nếu khởi động quá trình đánh lửa, cuộn dây từ trường đinamô sẽ có dòng điện chạy qua đèn báo và T1.

Đi-ốt D3 được kết hợp để tránh dòng điện trở thành từ cuộn dây trường do giảm điện trở phần ứng của máy phát điện. Khi tốc độ của động cơ tăng, công suất từ ​​động cơ tăng lên tương ứng và bắt đầu cung cấp dòng điện trường riêng của nó bằng D3 và T1.

Khi điện áp phía catốt của D3 tăng lên, đèn cảnh báo sẽ mờ dần cho đến khi tắt dần.

Khi đầu ra của máy phát điện đạt khoảng 13-14 V, pin sẽ bắt đầu sạc lại. IC1 hoạt động giống như một bộ so sánh điện áp theo dõi điện áp đầu ra của máy phát điện.

Khi điện áp đầu ra của máy phát điện tăng, điện áp trên đầu vào đảo ngược op amp lúc đầu lớn hơn ở đầu vào không đảo, do đó đầu ra IC được giữ ở mức thấp và T3 vẫn bị tắt.

Ngay khi điện áp đầu ra cao hơn 5,6 V, điện áp đầu vào đảo ngược được điều chỉnh và kiểm soát ở mức này bởi D4.

Khi điện áp đầu ra vượt qua điện thế cao nhất được chỉ định (đặt qua P1), đầu vào không nghịch đảo của IC1 trở nên cao hơn đầu vào đảo ngược, khiến đầu ra IC1 thay đổi thành dương. Điều này kích hoạt T3. chuyển TẮT T2 và T1, ngăn dòng điện vào trường động lực.

Hiện tại, dòng điện trường của máy phát điện giảm dần và điện áp đầu ra bắt đầu giảm cho đến khi bộ so sánh hoạt động trở lại. R6 cung cấp độ trễ vài trăm milivôn giúp mạch hoạt động giống như một bộ điều chỉnh chuyển mạch. T1 hoặc được chuyển sang chế độ BẬT mạnh hơn hoặc bị cắt để nó tiêu hao năng lượng khá thấp.

Quy định hiện tại bị ảnh hưởng đến T4. Khi dòng điện của R9 cao hơn mức cao nhất đã chọn, điện áp giảm xung quanh nó dẫn đến T4 bật. Điều này làm tăng điện thế ở đầu vào không đảo của IC1 và cô lập dòng điện trường động lực.

Giá trị được chọn cho R9 (0,033 Ohm / 20 W, được tạo thành từ 10nos của điện trở 0,33 Ohm / 2 W song song) phù hợp để có được dòng điện đầu ra tối ưu cao tới 20 A. Nếu muốn dòng điện đầu ra lớn hơn, giá trị R9 có thể được giảm một cách thích hợp.

Điện áp đầu ra và dòng điện của thiết bị phải được cố định bằng cách thiết lập P1 và P2 một cách thích hợp để đáp ứng các tiêu chuẩn của bộ điều chỉnh ban đầu. T1 và D5 nên được lắp đặt trên bộ tản nhiệt và phải được cách ly nghiêm ngặt khỏi khung máy.

2) Bộ điều chỉnh điện áp hiện tại trên ô tô đơn giản hơn

Sơ đồ sau đây cho thấy một biến thể khác của mạch điều khiển dòng điện và điện áp trên ô tô trạng thái rắn sử dụng số lượng linh kiện tối thiểu.

Thông thường trong khi điện áp pin ở mức thấp hơn, mức sạc đầy, đầu ra IC điều chỉnh CA 3085 vẫn chuyển sang TẮT, cho phép bóng bán dẫn Darlington ở chế độ dẫn điện, giữ cho cuộn dây trường được cung cấp năng lượng và máy phát điện hoạt động.

Vì IC CA3085 được thiết kế như một bộ so sánh cơ bản ở đây, khi pin sạc đến mức sạc đầy, có thể là 14,2 V, điện thế tại chân số 6 của IC thay đổi thành 0V, TẮT nguồn cung cấp cho cuộn dây trường thứ.

Do đó, dòng điện từ máy phát điện bị phân hủy, ngăn cản việc sạc pin thêm. Do đó, pin sẽ ngừng sạc quá mức.

Bây giờ, khi điện áp pin giảm xuống dưới ngưỡng CA3085 pin6, đầu ra lại trở nên cao, khiến bóng bán dẫn dẫn điện và cấp điện cho cuộn dây trường.

Máy phát điện bắt đầu cung cấp cho pin để nó bắt đầu sạc lại.

Danh sách các bộ phận

3) Mạch điều chỉnh máy phát điện ô tô Transistorized

Tham khảo sơ đồ bộ điều chỉnh điện áp máy phát điện xoay chiều trạng thái rắn lồng bên dưới, V4 được cấu hình giống như một bóng bán dẫn mắc nối tiếp điều chỉnh dòng điện đến trường của máy phát điện xoay chiều. Bóng bán dẫn này cùng với hai điốt 20 amp được kẹp trên một bộ tản nhiệt bên ngoài. Điều thú vị là độ tiêu tán của V1 không thực sự cao ngay cả trong dòng điện trường cực đại, thay vì chỉ trong khoảng 3 ampe.

Tuy nhiên, thay vì phạm vi giữa tại đó điện áp giảm trên trường tương ứng với điện áp của bóng bán dẫn V1 gây ra tiêu tán cao nhất không quá 10 watt.

Diode D1 cung cấp sự bảo vệ cho bóng bán dẫn thông qua V4 khỏi các gai cảm ứng được tạo ra trong cuộn dây trường bất kỳ lúc nào công tắc đánh lửa được tắt. Diode D2 truyền toàn bộ dòng điện trường cung cấp thêm điện áp làm việc cho bóng bán dẫn trình điều khiển V2 và đảm bảo rằng bóng bán dẫn thông qua V4 có thể bị cắt ở nhiệt độ nền lớn.

Transistor V3 hoạt động giống như một trình điều khiển cho V4 và dòng điện cơ bản từ 3 ma đến 5 ma trên bóng bán dẫn này cho phép chuyển tổng cộng từ 'bật' sang 'tắt' hoàn toàn của V4.

Điện trở R8 cung cấp một lộ trình cho dòng điện khi nhiệt độ quá cao. Tụ C1 rất cần thiết để bảo vệ chống lại dao động của bộ điều chỉnh vì vòng khuếch đại cao được tạo ra xung quanh hệ thống. Ở đây nên sử dụng tụ Tantali để tăng độ chính xác.

Phần tử chính của mạch cảm biến điều khiển được bao trong bộ khuếch đại vi sai cân bằng bao gồm các bóng bán dẫn V1 và V2. Mối quan tâm đặc biệt đã được cung cấp cho cách bố trí của bộ điều chỉnh máy phát điện này là đảm bảo không có vấn đề về nhiệt độ trôi dạt. Để đạt được điều này, hầu hết các điện trở được liên kết phải là loại có dây quấn.

Chiết áp điều khiển điện áp R2 đáng được xem xét cụ thể vì nó không bao giờ được di chuyển ra khỏi cài đặt do rung động hoặc điều kiện nhiệt độ khắc nghiệt. Nồi 20 ohm được sử dụng trong thiết kế này hoạt động lý tưởng cho chương trình này, tuy nhiên gần như mọi nồi Wirewound tốt theo kiểu quay đều có thể tốt. Phải tránh các loại trimpot tuyến tính trong thiết kế bộ điều chỉnh dòng điện áp của máy phát điện trên ô tô này.

4) IC 741 Mạch sạc điều chỉnh điện áp trên ô tô IC 741

Mạch này cung cấp khả năng quản lý trạng thái rắn của việc sạc pin. Ban đầu cuộn dây trường của máy phát điện được kích thích qua bóng đèn đánh lửa giống như trong phương pháp truyền thống.

Dòng điện di chuyển qua thiết bị đầu cuối WL đi qua Q1 đến đầu cuối F rồi cuối cùng trên cuộn dây trường. Ngay khi động cơ được cấp điện, dòng điện từ đinamô của ô tô chuyển động qua D2 đến Q1. Đèn báo đánh lửa tắt dần vì điện áp đầu cuối WL vượt quá điện áp của pin. Tương tự như vậy, dòng điện di chuyển qua D5 về phía pin.

Tại thời điểm này, IC1 được thiết kế như một bộ so sánh sẽ phát hiện ra điện áp của pin. Khi điện áp này trên đầu vào không đảo ngược trở nên cao hơn đầu vào đảo ngược (được kẹp ở 4,6 volt qua zener D4) khiến đầu ra của amp op tăng cao.

Dòng điện sau đó đi qua D3 và R2 về phía cơ sở Q2 và ngay lập tức bật nó lên. Kết quả là hành động này làm cho đế Q1 tắt nó và loại bỏ dòng điện áp dụng trên cuộn dây trường. Đầu ra của máy phát điện lúc này giảm xuống, khiến điện áp pin cũng giảm tương ứng.

Quy trình này đảm bảo rằng điện áp của pin luôn được duy trì không đổi và không bao giờ được phép sạc quá mức. Các điện áp sạc đầy pin có thể được điều chỉnh thông qua RV1 đến khoảng 13,5 volt.

Suốt trong điều kiện thời tiết lạnh giá trong khi khởi động xe, điện áp ắc quy có thể giảm xuống thấp đáng kể. Ngay sau khi động cơ bắt lửa, điện trở bên trong của pin cũng trở nên khá thấp, buộc nó phải kéo quá nhiều dòng điện từ máy phát điện và do đó có thể dẫn đến việc máy phát điện bị hư hỏng. Để hạn chế mức tiêu thụ dòng điện cao này, điện trở R4 được đưa vào trong đầu nối nguồn sơ cấp của máy phát điện.

Điện trở R4 được chọn để đảm bảo rằng dòng điện cao nhất có thể (Thường là 20 amps) 0,6 volt được tạo ra trên nó khiến Q3 BẬT. Thời điểm Q3 kích hoạt dòng điện di chuyển qua đường dây điện qua R2 về phía cơ sở Q2, bật nó lên, sau đó, ngắt Q1 và cắt dòng điện đến cuộn dây trường. Do đó, đầu ra của máy phát điện hoặc máy phát điện bây giờ giảm xuống.

Không cần sửa đổi gì đối với hệ thống dây điện ban đầu của máy phát điện trên ô tô. Mạch có thể được bọc trong một hộp điều chỉnh cũ, Q1, Q2 và D5 phải được gắn vào bộ tản nhiệt có kích thước thích hợp.