Регулятор напряжения служит для автоматического поддержания в заданных пределах напряжения автомобильного генератора, работающего в широком диапазоне изменения скоростей вращения ротора и тока нагрузки. Основным техническим требованием в регулирующим устройством является поддержание в весьма узких пределах выходного напряжения генератора, что в свою очередь диктуется надежностью работы и долговечность различных потребителей.
Силовой транзистор должен иметь хороший теплоотвод, и вы должны помнить, что между меньшим количеством тепла и более продолжительным сроком службы. В эмиттерах силовых транзисторов размещены резисторы серии 0, 1 Ом и 10 Вт для выравнивания нагрузки между ними.
Более транзисторы могут быть размещены параллельно, каждый со своим соответствующим сопротивлением. Для больших источников требуется хорошая теплоотдача, и при необходимости вы можете использовать вентилятор, который использует компьютерные источники. Хотя они иногда создают некоторые помехи или шум, их можно удалить с помощью резистора и конденсатора.
Регулирование напряжения до недавнего времени осуществляли вибрационные регуляторы. В последние годы на автомобилях устанавливают контактно-транзисторные и бесконтактные регуляторы, выполненные как на дискетных элементах, так и по интегральной технологии.
В контактно-транзисторных регуляторах напряжения функцию регулирующего элемента, включенного в цепь обмотки возбуждения генератора, выполняет транзистор, а управляющего и измерительного – вибрационное реле. Бесконтактные регуляторы в дискретном и интегральном исполнении в качестве регулирующего и управляющего элементов используют транзисторы и тиристора, а измерительного – стабилизаторы. Замена вибрационных регуляторов напряжения транзисторными позволила удовлетворить требования, предъявляемые к электрооборудованию.
С интегральной схемой вы можете видеть. Регулятор серии на самом деле является более сложным регулируемым источником питания по сравнению с регуляторами, которые используют только стабилитрон. Зенеровский диод действует только как контрольный элемент, в то время как транзистор является регулятором или элементом управления. Обратите внимание, что транзистор последовательно с нагрузкой, следовательно, регулятор серии имен.
Следовательно, ниже минимального входного значения стабилитрон теряет свои стабилизирующие характеристики. Выше максимального входного значения стабилитрон также потеряет свои стабилизирующие характеристики и будет поврежден. Необходимо соблюдать некоторые параметры, чтобы схема работала в нормальных условиях без повреждения ее компонентов.
Стало возможным увеличить возбуждение генераторов до 3 А и более; достичь высокой точности и стабильности регулируемого напряжения; повысить срок службы регулятора напряжения; упростить техническое обслуживание системы электропитания автомобиля. В настоящее время применяют транзисторные реле – регуляторы напряжения РР-362 и РР-350 в схемах с генераторами типа Г 250. Транзисторный регулятор напряжения РР-356 предназначен для работы с генератором Г272. Интегральные регуляторы напряжения Я 112А предназначены для работы с 14 – вольтовым генератором.
Создайте стабилизированный источник питания с стабилитроном и транзистором со следующими характеристиками. Входное напряжение: 12 В 10%. Используемый транзистор должен удовлетворять следующим характеристикам. В этом случае минимальное значение бета составляет 40 и максимальное. Для того, чтобы проект работал без проблем, принимается самое низкое значение бета.
Однако необходимо проверить, будет ли мощность, которая будет рассеиваться сборщиком, достаточна для этого проекта. Проверка мощности, которая будет рассеиваться коллектором. Выбранный транзистор будет отвечать потребностям проектирования при рассеивании мощности, так как он ниже максимальной мощности, указанной производителем. Однако для предотвращения перегрева транзистора необходимо использовать подходящий радиатор.
Интегральный регулятор напряжения Я 120 предназначен к генератору Г272 большегрузных автомобилей. На рис. 1 показан схема контактно-транзисторного регулятора. Регулятор состоит из транзистора Т (регулирующий элемент), вибрационного реле-регулятора напряжения РН (управляющий элемент) и реле защиты РЗ. Реле-регулятор имеет одну шунтовую обмотку РНо, включенную на выпрямленное напряжение генератора через запирающий диод Д2, ускоряющий резистор Rу и резистор термокомпенсации Rт. Реле имеет нормально разомкнутые контакты, включенные в цепь управления транзистора. Когда скорость вращения ротора генератора не велика и напряжение генератора еще не достигло заданной величины, контакты РН разомкнуты, транзистор Т отперт. База транзистора соединяется с полюсом источника питания и транзистор запирается. В этом случае ток возбуждения проходит через добавочный Rд и ускоряющий Rу резисторы, шунтирующие транзистор, что вызывает снижение тока возбуждения и, следовательно, напряжение генератора.
Идеальным является принятие стабилитрона с 6, 7 В, но это значение не является коммерческим. Тогда мы будем иметь нагрузка 6, 1В это значение, вполне приемлемое. Проверка того, можно ли использовать выбранный стабилитрон. Мы примем ближайшую коммерческую ценность: 91.
Мощность, рассеиваемая резистором. Мы можем приблизить коммерческую ценность: 1 Вт. Подобно регулятору серии, транзистор действует как элемент управления, а зенеров - как контрольный элемент. Поскольку нагрузка параллельна транзистору, следовательно, параллельный регулятор номинала, схема которого показана ниже.
Рис.1.
Контакты реле-регулятора снова размыкаются и транзистор отпирается. Далее процесс повторяется с определенной частотой. Rу – позволяет увеличить частоту срабатывания и отпускания реле-регулятора напряжения РН из-за изменения падения напряжения на резисторе при отпертом и запертом состоянии транзистора, приводящее к более резкому изменению напряжения на обмотке РНо. Диод Д2, включенный в цепь эмиттера транзистора Т, служит для активного запирания выходного транзистора, которое необходимо для обеспечения надежной работы транзистора при повышенной температуре.
Анализ его работы в основном соответствует тем же принципам регулятора серии, что касается параметров транзистора и стабилитрона. Другими словами, изменяя входное напряжение, произойдет приведение в действие основного тока, который управляет током коллектора.
Во многих проектах это можно упускать из виду, поскольку оно не оказывает существенного влияния на конечный результат. Когда входное напряжение является максимальным, а нагрузка разомкнута, увеличение тока будет циркулировать через стабилитрон. Подставляя, имеем.
Параметры должны соблюдаться. Параметры идентичны параметрам, используемым в регуляторе серии. Создайте параллельный регулятор со следующими характеристиками. Транзистор должен иметь следующие характеристики. Расчет этого сопротивления должен учитывать несколько параметров, а именно: входное напряжение, минимальный ток, который должен проходить через диод, чтобы он работал в хороших условиях регулирования, и максимальный ток, который он может выдержать, если нет Это просто и экономично и хорошо подходит для приборов, которые мало потребляют и для которых стабильность напряжения питания не является критичной, но не подходит для сборок, требующих напряжения, которое не меняется или очень мало.
Запирание осуществляется за счет того, что падение напряжения на Д2 от тока, протекающего через Rу и Rд, когда транзистор заперт, приложено к переходу эмиттер – база транзистора в запирающем направлении. Термокомпенсационный резистор Рт необходим для поддержания напряжения на заданном уровне в условиях широкого изменения температуры. Диод Дг служит для гашения ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения и защиты транзистора от перенапряжения в момент его запирания. Реле защиты РЗ предназначено для защиты транзистора от больших токов, возникающих в случае короткого замыкания зажима Ш на корпус генератора или регулятора. Реле имеет основную обмотку РЗо, включенную последовательно с ОВГ, вспомогательную РЗв, включенную параллельно ОВГ и удерживающую РЗу, РЗо и РЗв включены встречно.
Транзистор монтируется в последовательном режиме. Это означает, что напряжение, приложенное к его основанию, будет «реплицироваться» на его передатчик с потерей напряжения порядка 0, 6 В, что соответствует напряжению соединения базового эмиттера, когда проходит транзистор.
Трудно сделать проще, не так ли? Но давайте смягчим наш энтузиазм. Таким образом, этот монтаж может вызвать проблемы с работой. Этот тип компонентов иногда имеет тенденцию не удерживаться должным образом и создавать чрезвычайно высокочастотные колебания, которые чрезвычайно вредны. К счастью, легко ограничить риск этого, просто добавив конденсатор порядка 100 нФ между входом и землей, с одной стороны, и между выходом и землей, с другой стороны Однако одним из условий является то, что эти два конденсатора расположены как можно ближе к самому регулятору.
При КЗ ток через РЗо увеличивается, одновременно шунтируется РЗв, замыкаются контакты РЗ, запирается транзистор и включается удерживающая обмотка РЗу. Резисторы Rу и Rд, ограничивают ток короткого замыкания до 0.3 А. Только после устранения короткого замыкания и отключения АБ РЗу отключит РЗ. Диод Д1 применен для исключения срабатывания РЗ при замыкании контактов регулятора напряжения РН, так как при отсутствии этого диода РЗу будет включена на напряжение генератора. Надежность регулятора обусловлена снижением разрывной мощности контактов. Однако износ, подгар и эррозия контактов, наличие пружинной и колебательных систем часто служит причиной выхода их строя. На рис. 2 показан бесконтактный регулятор напряжения типа РР-350, который применяется в автомобилей ГАЗ «Волга».
Улучшение экономичного питания для торговли
Для расчета динамических характеристик этого устройства мы используем следующую упрощенную эквивалентную гибридную схему. В динамике, с которой один из них заменяет в первом отношении и перегруппирует термины, которые он приходит. Когда отклонение равно нулю, то есть вывод правилен, переменная управления не изменяется, и выход остается неизменным, пока не возникает никакого внешнего возмущения. Примечание.
Защита от перегрузки по току
Если требуется, чтобы обеспечить достаточно высокую мощность, будет добавлен силовой транзистор в контуре обратной связи. Это опорное напряжение фильтруется С1, она определяет минимальное напряжение на мощности. При значениях компонентов сборки, потенциал шпинделя 5 находится в диапазоне от 0. 8В до 2. 4В. Максимальные и минимальные значения могут быть рассчитаны. Регулировка выходного тока до 2, 5А.
Рис. 2.
Бесконтактный регулятор напряжения состоит из транзисторов Т2 и Т3 – германиевых; Т1 – кремниевого, резисторов R6 – R9 и диодов Д2 и Д3, стабилитрона Д1, входного делителя напряжения R1, R2, R3, Rт и дросселя Др. Если выпрямленное напряжение генератора, приложенное к входному делителю, меньше величины, на которую настроен регулятор, то стабилитрон Д1 запер, а транзисторы Т2 и Т3 отперты и по цепи (+) выпрямителя – диод Д3 – переход эмиттер – коллектор транзистора ТЗ – обмотка возбуждения ОВГ – (--) протекает максимальный ток возбуждения. Как только выпрямленное напряжение достигает заданного уровня, стабилитрон «пробивается» и транзистор Т1 отпирается. Сопротивление этого транзистора становится минимальным и шунтирует эммитерно-базовые переходы транзисторов Т2 и Т3, что приводит к их запиранию. Ток ОВГ начинает спадать. Переключение схемы производится с определенной частотой и создается такая величина тока возбуждения, при которой средняя величина регулируемого напряжения поддерживается на заданном уровне.
Его мощность будет равна 3 Вт, поэтому нормализованное значение будет иметь сопротивление 0, 22 Ом. Вы видите Николаса, что диод был поставлен рядом с этим сопротивлением. Что он вам служит? Это можно увидеть с помощью потенциометра 470 Ом и что это последовательно с регулируемым сопротивлением 1 кОм. Это составляет разделитель моста двумя когда регулировка будет установлена примерно наполовину. Как только установка будет завершена, настройка будет простой. Если лампа не потребляет достаточного тока, слегка увеличивайте выходное напряжение.
Для повышения четкости переключения транзисторов и уменьшения времени перехода схемы из одного состояния в другое в ней предусмотрена цепочка обратной связи, включающая резистор R4. При повышении входного напряжения, то (+) выпрямителя – диод Д3 – переход эмиттер – база транзистора Т3 – диод Д2 – переход эмиттер – коллектор транзистора Т2 – резистор R4 – обмотка дросселя Др – (-), уменьшается, что приводит к уменьшению падения напряжения на Др. В этом случае падение напряжения на стабилитроне Д1 увеличивается, вызывая возрастания базового тока Т1 и более быстрое переключение этого транзистора. При понижении входного напряжения цепочка обратной связи способствует быстрому запиранию транзистора Т1.
Балласт транзистора должен быть должным образом охлажден, не размещаться на кулере. То есть эти трехногие компоненты, способные модулировать проходящий через них ток, но также и именно там, где они превосходят, переключать схему, то есть открывать или несколько закрываются в виде переключателя с электрическим управлением.
Это несколько варварское слово, чтобы сказать, что это напряжение на сетке, которое будет использоваться для регулирования интенсивности тока, разрешенного для циркуляции между дренажем и источником. Выбор моделей очень субъективен, но позволяет иметь представление о вариации, которая существует в этой области.
Для активного запирания выходного транзистора Т3 и надежной работы при повышенной окружающей температуре в эммитерную цепь транзистора Т3 включен диод Д3. Падение напряжения на диоде выбирается с помощь резистора R9. Диод Д2 служит для улучшения запирания транзистора Т2 при отпертом транзисторе Т1 благодаря дополнительному падению напряжения на этом диоде. Для фильтрации входного напряжения применен дроссель Др. Терморезистор Rт компенсирует изменение падения напряжения на переходе эмиттер – база транзистора Т1 и стабилизатора Д1 от температуры окружающей среды. Регулятор напряжения для большегрузных автомобилей МАЗ, КамАЗ, КрАЗ выполняется на кремниевых транзисторах (рис. 3).
Но мы не должны пренебрегать другими характеристиками. Это делает их совместимыми с логическим уровнем цифровых схем, как мы подробно остановимся в следующем разделе. Важным последствием является то, что невозможно переключить переменный сигнал, поскольку из-за этого источник → дренажная связь всегда остается проводящим в этом направлении.
В идеале, в этих приложениях сетка будет подключена к выходному выводу логической схемы или микроконтроллера. Это означает, что их коммутируемое напряжение совместимо с напряжением, обеспечиваемым большими семействами логических схем. Эти паразитные емкости часто нежелательны и, в частности, влияют на ограничение частотной характеристики транзистора.
Рис. 3.
Схема регулятора упрощена по сравнению с РР-350, уменьшено количество транзисторов. Диоды Д2 и Д3, включенные в базовую цепь транзистора Т2, делают возможным применение транзисторов с более широкими допусками на параметры, в частности на величину напряжения насыщения Т1. При питании 24 В предусмотрено применение в делителе напряжения дополнительной цепочки включающей термистор Rт и резистор R7. На рис. 4 представлена схема регулятора напряжения РР132А, применяемых на УАЗ.
Но как часто, реальность немного менее розовая, чем теория. Этот изолятор создает конденсатор между затвором и сливом. Эти паразитные емкости имеют два следствия. Второе следствие состоит в том, что когда квадратный сигнал появляется на сетке, он вызывает заряд и прогрессивный разряд паразитного конденсатора. просто, когда появляется фронт, конденсатор ведет себя сначала как проводник, тогда его импеданс увеличивается во время нагрузки, становясь все более и более изоляционным. Решением здесь является добавление резистора последовательно с сеткой.
Рис. 4. Схема регулятора напряжения РР 132А:
1 – дроссель; 2, 3, 4, 5, 6, 13, 14, 15, 16, 18, 20, 22, 23, 24 – резисторы; 7 – диод; 8, 9, 17 – транзисторы; 10, 11, 12, 19 – стабилитроны.
Данная схема является бесконтактным транзисторным регулятором напряжения, который имеет три диапазона настройки регулируемого напряжения. Изменение диапазонов регулируемого напряжения осуществляется переключением 25, расположенным на верхней части корпуса регулятора. Регулируемое напряжение при частоте вращения ротора генератора - 35 мин-1, нагрузке 14 А, температуре 20 o
Желаемый эффект этого сопротивления заключается в ограничении максимального тока, который будет протекать по линии сетки, но это сопротивление также имеет нежелательный эффект: фактически, ограничивая ток, он ограничивает скорость зарядки паразитного конденсатора. На практике значения 100 Ом и 1 кОм являются общими.
Возвращение мести емкостного эффекта
Таким образом, сетка может быть плавающей, если, например, она подключена к логической схеме с открытым коллектором. На практике также возможно, чтобы блок питания логической схемы управления, а также управляемая нагрузка представляли собой два разных источника питания.
Регулятор действует следующим образом. После включения питания тумблером Q1 сетевое напряжение поступает одновременно на диоды VD1, VD2 и первичную обмотку трансформатора Т1. При этом выпрямитель, состоящий из диодного блока VD6- VD9, конденсатора С1 и переменного резистора R1, формирует управляющее напряжение, которое поступает на базу транзистора и открывает его. Если в момент включения регулятора в сети оказалось напряжение отрицательной полярности, ток нагрузки протекает по цепи VD2 - эмиттер-коллектор VT1-VD3. Если полярность сетевого напряжения положительная, ток протекает по цепи VD1 - коллектор-эмиттер VT1-VD4. Значение тока нагрузки зависит от величины управляющего напряжения на базе VT1. Вращая движок R1 и изменяя значение управляющего напряжения, управляют величиной тока коллектора VT1. Этот ток, а следовательно, и ток, протекающий в нагрузке, будет тем больше, чем выше уровень управляющего напряжения, и наоборот. При крайнем правом по схеме положении движка переменного резистора транзистор окажется полностью открыт и "доза" электроэнергии, потребляемая нагрузкой, будет соответствовать номинальной величине. Если движок R1 переместить в крайнее левое положение, VT1 окажется запертым и ток через нагрузку не потечет.
Управляя транзистором, мы фактически регулируем амплитуду переменного напряжения и тока, действующих в нагрузке. Транзистор при этом работает в непрерывном режиме, благодаря чему такой регулятор лишен недостатков, свойственных тиристорным устройствам.
Теперь перейдем к конструкции прибора. Диодные блоки, конденсатор, резистор R2 и диод VD6 устанавливаются на монтажной плате размером 55х35 мм, выполненной из фольгированного гетинакса или текстолита толщиной 1-2 мм (рис.2).
В устройстве можно использовать следующие детали. Транзистор - КТ812А(Б), КТ824А(Б), КТ828А(Б), КТ834А(Б,В), КТ840А(Б), КТ847А или КТ856А. Диодные блоки: VD1- VD4-KЦ410B или КЦ412В. VD6- VD9 - КЦ405 или КЦ407 с любым буквенным индексом; диод VD5 - серии Д7, Д226 или Д237. Переменный резистор - типа СП, СПО, ППБ мощностью не менее 2 Вт, постоянный - ВС, МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Оксидный конденсатор - К50-6, К50-16. Сетевой трансформатор - ТВ3-1-6 от ламповых радиоприемников и усилителей, ТС-25, ТС-27 - от телевизора "Юность" или любой другой маломощный с напряжением вторичной обмотки 5-8 В. Предохранитель рассчитан на максимальный ток 1 А. Тумблер - Т3-С или любой другой сетевой. ХР1 - стандартная сетевая вилка, XS1 - розетка.
Все элементы регулятора размещаются в пластмассовом корпусе с габаритами 150х100х80 мм. На верхней панели корпуса устанавливаются тумблер и переменный резистор, снабженный декоративной ручкой. Розетка для подключения нагрузки и гнездо предохранителя крепятся на одной из боковых стенок корпуса. С той же стороны сделано отверстие для сетевого шнура. На дне корпуса установлены транзистор, трансформатор и монтажная плата. Транзистор необходимо снабдить радиатором с площадью рассеяния не менее 200 см 2 и толщиной 3-5 мм.
Регулятор не нуждается в налаживании. При правильном монтаже и исправных деталях он начинает работать сразу после включения в сеть.
Теперь несколько рекомендаций тем, кто захочет усовершенствовать устройство. Изменения в основном касаются увеличения выходной мощности регулятора. Так, например, при использовании транзистора КТ856 мощность, потребляемая нагрузкой от сети, может составлять 150 Вт, для КТ834 - 200 Вт, а для КТ847-250 Вт. Если необходимо еще больше увеличить выходную мощность прибора, в качестве регулирующего элемента можно применить несколько параллельно включенных транзисторов, соединив их соответствующие выводы. Вероятно, в этом случае регулятор придется снабдить небольшим вентилятором для более интенсивного воздушного охлаждения полупроводниковых приборов. Кроме того, диодный блок VD1-VD4 потребуется заменить на четыре более мощных диода, рассчитанных на рабочее напряжение не менее 250 В и величину тока в соответствии с потребляемой нагрузкой. Для этой цели подойдут приборы серий Д231-Д234, Д242, Д243, Д245- Д248. Необходимо будет также заменить VD5 на более мощный диод, рассчитанный на ток до 1 А. Также больший ток должен выдерживать предохранитель.
Решение здесь будет заключаться в добавлении резистивного резистора. Это не только позволит поставить сетку с известным потенциалом, когда входной сигнал будет плавающим, но также будет служить сопротивлением «истечения» для загрузки паразитных емкостей сетки по мере необходимости, и здесь его значение будет компромиссным, в зависимости от значения паразитной емкости и допустимых потерь тока. На практике можно начинать с базы между 10 кОм и 100 кОм.
Диод свободного хода для защиты транзистора от токового пика при резке индуктивной нагрузки, последовательный резистор с затвором для ограничения тока и защиты логической схемы, резистор с кровотечением, который служит одновременно для разрядки паразитной емкости и установки затвора на известный потенциал в случае открытия управляющей линии. В этом случае необходимо добавить диод свободного хода, чтобы избежать защелкивания тонкого транзистора, когда нагрузка является индуктивной, он отрежет схему.