Подробнее и скачать схему. Электронный регулятор напряжения

Электронный регулятор напряжения

#39 | Категория: Бытовая электроника

В эксплуатации у владельцев автомобилей пребывает много регуляторов напряжения, выполненных в электромеханическом варианте (РР380, РР350 и т.д.), которые, в общем, надёжны, но имеют ряд существенных эксплуатационных недостатков: недостаточная величина поддержания напряжения при малых оборотах, затруднительная настройка на требуемое напряжение, подгорание контактов, создание интенсивных радиопомех и т.п. В то же пора электронные регуляторы лишены перечисленных недостатков [1, 2].
Простая схема электронного регулятора напряжения, который можно устанавливать на авто с генератором переменного тока и минусом, подсоединённым к массе, показана на рис.1.

Собранный по этой схеме регулятор напряжения автор эксплуатирует уже в течение нескольких лет на автомобиле ВАЗ-2106. Он показал отличные эксплуатационные характеристики.
В качестве устройства сравнения в регуляторе применён так называемый триггер Шмитта [3], который формирует из входного сигнала произвольной формы выходной сигнал прямоугольной формы с частотой следования несколько сотен герц в автомобильных условиях. Благодаря этому выходной транзистор работает в ключевом режиме с малой мощностью рассеивания порядка 0,8...1,6 Вт. Такая невысокая мощность рассеивания позволяет использовать транзистор без радиатора.
Принцип работы. При включении замка зажигания ВЗ напряжение аккумуляторной батареи +12 В подается на электронный регулятор напряжения. При этом из-за недостаточного для стабилитрона пробойного напряжения триггер, собранный на микросхеме 159НТ1Б, пребывает в исходном состоянии, при котором левый транзистор закрыт, а правый открыт. Появляется напряжение между эмиттером и базой выходного транзистора порядка 2 В, и он входит в режим насыщения. Через обмотку возбуждения (ОВ) протекает максимальный ток, выходное напряжение генератора Г221 (или аналогичный) увеличивается, и при превышении заданного напряжения 13,9...14,1 В для бортсети автомобиля возникает пробой стабилитрона VD1, триггер срабатывает, и выходной транзистор VT1 закрывается (потенциал между эмиттером и базой равен нулю). В результате ток возбуждения резко снижается и уменьшается выходное напряжение. Этот процесс непрерывно повторяется, поддерживая заданное напряжение бортовой сети автомобиля.
Дроссель L1 предназначен для сглаживания пульсаций напряжения на входе триггера. Без дросселя, как показано в [1], переключение транзисторов регулятора происходило бы с частотой пульсаций генератора (несколько килогерц), что вызывало бы прирост мощности, рассеиваемой выходным транзистором VT1, и снижало бы надёжность регулятора. Автор проверил вариант схемы без дросселя и каких-либо изменений не заметил, но, безусловно, присутствие дросселя снижает вероятность ложного срабатывания триггера от различного рода всплесков напряжения в бортсети автомобиля и улучшает качество устройства.
Резистор R2 определяет быстродействие схемы в целом, в нашем случае его сопротивление от 2 до 30 Ом. Конденсаторы С2 и СЗ введены в схему для устранения возможной генерации схемы на высокой частоте.
Диод VD3 подавляет всплески ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения ОВ, тем самым, защищая выходной транзистор от пробоя. Назначение остальных деталей схемы не требует особых пояснений.
Конструкция. Схема собрана в традиционном плане "вход-выход", на прямоугольной монтажной площадке из текстолита. Размеры площадки повторяют посадочное место штатного регулятора напряжения автомобиля. На площадке закрепляют ножевые контакты для подключения штатных соединителей автомобиля, номера которых 15 и 67.
Для отвода тепла от транзистора VT1 используют небольшой радиатор Г-образной формы из листового материала (алюминий, дюраль, медь) толщиной 0,5...2 мм, размеры которого показаны на рис.2.

Автор использовал конструктивный вариант регулятора напряжения с выносом переменного резистора R2 на приборную панель автомобиля и установил его вместо прикуривателя, что позволило регулировать по показаниям вольтметра (установленного вместо часов) требуемое бортовое напряжение. В другом варианте конструкции переменный резистор R2 установлен непосредственно на монтажной площадке. Переменный резистор в этом случае желательно иметь со стопорением вала, чтобы исключить влияние вибрации на величину установленного сопротивления при движении автомобиля. Вместо микросхемы DA1 можно применить два транзистора из серии КТ315, а вместо стабилитрона Д818Г - подобные с пробивным напряжением 5...8 В.
Вместо УДЗ типа КД202А подходит любой диод из этой серии, можно применить диоды из серии КД105 или подобные.
Дроссель L1 имеет 700-800 витков, намотанных проводом ПЭЛ диаметром 0,15-0,20 мм на железе сечением 0,25см2, индуктивность 0,4...0,6 Гн.
Все постоянные резисторы типа МЛТ. Конденсаторы С1, СЗ типа КЛС, БМ-2. Транзистор регулятора напряжения VT1 КТ825А составного типа, с коэффициентом усиления по постоянному току больше 1000.
Налаживание устройства. Подключаем устройство к блоку питания 12 В. Выход на клемму 67 нагружен на лампу 12 В, 4 Вт. Устанавливаем переменный резистор R2 в среднее положение. Подаем напряжение питания 12 В с током потребления не меньше 0,5 А на устройство. Вращая движок резистора R2, убеждаемся, что схема работоспособна: лампа гаснет-загорается.
Если этого не наблюдается, то проверяем степень насыщения выходного транзистора VT1. Для этого подключаем вольтметр между коллектором и эмиттером, вместо R7 и R8 устанавливаем переменный резистор сопротивлением 1,5 кОм, средний вывод которого подключаем к базе VT1. Вращая движок резистора, добиваемся отсутствия изменения показаний вольтметра (лампа при этом светит, показания вольтметра в интервале значений 0,5...1,5В). Замерив омметром сопротивления между центральным и крайними выводами переменного резистора, впаиваем в монтажную схему резисторы с полученными значениями сопротивлений.
Затем устройство устанавливаем в авто, запускаем мотор, устанавливаем обороты 500...1000 об/мин, переменным резистором устанавливаем необходимое напряжение в бортсети автомобиля, например, 14 В. Изменяя обороты двигателя и подключая, различные потребители энергии, убеждаемся, что напряжение в бортсети практически не меняется. Это и есть поддерживаемое напряжение бортсети автомобиля.
Г.Я. Савченко, г. Днепропетровск.
Литература:

1. Синельников АХ., Электронные приборы для автомобилей. - М: Энергоатомиздат, 1986.

2. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя /Под ред. В. П. Боровского. - Киев: Техника,1989.

3. Титце У., Шенк К., Полупроводниковая Схемотехника. -М.:Мир, 1983.