Автомобильный регулятор напряжения: строение, функции и проверка |

Усовершенствование автомобильного регулятора напряжения — RadioRadar

Предлагаемый регулятор обеспечивает высокую стабильность выходного напряжения генератора при изменении режима работы двигателя и тока нагрузки генератора. Кроме того, он обеспечивает повышенную отдачу генератора при низких оборотах двигателя и предотвращает пробуксовку приводного ремня генератора при большом токе его нагрузки.

Современные автомобили имеют сложное и многофункциональное электрооборудование, от надёжной работы которого зависит и работоспособность транспортного средства, и безопасность его эксплуатации. Надёжность работы электрооборудования во многом зависит от стабильности напряжения в бортсети. Многие системы современных автомобилей довольно чувствительны даже к кратковременным перенапряжениям.

Обеспечение стабильности выходного напряжения генератора при изменении частоты вращения и тока нагрузки — сложная задача, особенно на переходных режимах, когда резко изменяется частота вращения вала генератора или ток его нагрузки. Сегодня в автомобилях применяют в основном электронные регуляторы напряжения. Наибольшее распространение получили автоколебательные регуляторы с переменной частотой переключения ключевого транзистора.

Используют и регуляторы с постоянной частотой его переключения. В них его переключают принудительно с повышенной частотой, а регулируют напряжение за счёт изменения скважности импульсов тока. Сначала на них возлагали определённые надежды. Ожидали, что за счёт повышенной частоты переключения такие регуляторы обеспечат повышенную стабильность напряжения генератора на переходных режимах, но этого не произошло. Эти регуляторы сложны по схеме и не получили большого распространения.

Определённые надежды возлагают на недавно появившиеся регуляторы напряжения на основе микроконтроллеров. К сожалению, у автора нет достаточной информации по динамическим характеристикам таких регуляторов. Но можно предположить, что сам по себе микроконтроллер не сможет устранить все проблемы.

Автомобилистам, эксплуатирующим некомпьютеризированные автомобили, приходится самостоятельно совершенствовать регуляторы напряжения. Периодически публикуются статьи о таких регуляторах [1-5]. Например, в [6] был представлен доработанный регулятор напряжения 59.3702-01 с улучшенными динамическими характеристиками. Но и он имеет некоторые недостатки — не очень хорошо работает при плохом качестве выходного напряжения генератора, в частности, если уровень его пульсаций повышен.

Генераторы старых моделей имели коллектор, служивший выпрямителем переменного напряжения. При большом числе его пластин пульсации выходного напряжения генератора были небольшими. В современных генераторах трёхфазное переменное напряжение преобразуют в постоянное с помощью мостового выпрямителя. Но размах пульсаций выпрямленного напряжения — 0,14 его постоянной составляющей, а их частота в шесть раз выше частоты вращения вала генератора.

Регулятор напряжения и генератор — это составные части замкнутой системы автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. Причём инерционность генератора намного больше инерционности регулятора напряжения. Генератор отдаёт максимально возможную мощность, если его обмотка возбуждения подключена к бортсети постоянно. Но значительные пульсации генерируемого напряжения регулятор рассматривает как кратковременные отклонения напряжения от номинального значения и пытается их устранить. Из-за большой инерционности генератор не успевает реагировать на управляющие сигналы, поступающие от регулятора. В результате и в режиме максимальной мощности силовой ключ регулятора напряжения в некоторые моменты времени разомкнут, что не позволяет генератору отдать полную мощность. Чтобы устранить эту проблему, приходится уменьшать пульсации выходного напряжения генератора, например, включая ФНЧ между бортсетью автомобиля и регулятором напряжения в ней.

У регулятора, описанного в [6], недостаточна глубина отрицательной обратной связи по скорости изменения выходного напряжения генератора. Увеличив её, можно не только уменьшить колебания напряжения в бортсети, но и обеспечить плавное нарастание и убывание тока нагрузки генератора при подключении и отключении мощной нагрузки. Тормозящий момент ротора генератора станет увеличиваться и уменьшаться плавно, что позволит значительно уменьшить вероятность пробуксовки приводного ремня генератора, а она приводит к быстрому износу ремня.

Дело в том, что мощность автомобильных генераторов в последние годы значительно увеличилась и клиновые или поликлиновые приводные ремни работают с большими нагрузками. Попадание на ремень воды, снега, масла или тосола приводит к пробуксовке. А толчком для начала пробуксовки становится резкое изменение тормозящего момента ротора генератора. Если сильно натянуть ремень, вероятность пробуксовки понизится, но ускорится износ приводного ремня и подшипников генератора.

Схема усовершенствованного регулятора приведена на рис. 1. Он отличается от описанного в [6] наличием параллельно включённых ФНЧ R1C1 и R6C2, через которые напряжение бортовой сети подано на вход регулятора. С выхода фильтра R1C1 напряжение поступает на дифференцирующую цепь R7C3, а с выхода фильтра R6C2 — на стабилитрон VD1.

Рис. 1. Схема усовершенствованного регулятора

 

В регуляторе, описанном в [6], глубину отрицательной обратной связи по скорости изменения выходного напряжения генератора можно увеличить за счёт увеличения ёмкости конденсатора С2. Но тогда нужно обязательно уменьшать сопротивление резистора R8, в противном случае постоянная времени дифференцирующей цепи C2R8 изменится. При уменьшении сопротивления этого резистора увеличится ток базы транзистора VT1. Он может сгореть при включении питания. В схеме регулятора [6] в качестве транзистора VT1 можно применить мощный транзистор, например КТ837А, для которого допустим ток базы 1 А. Этот транзистор станет работать в микротоковом режиме, но при этом проблем не возникнет, потому что начальный ток коллектора у транзистора КТ837А мал. Тогда сопротивление резистора R8 в регуляторе [6] можно уменьшить до 15 Ом и обратно пропорционально ему увеличить ёмкость конденсатора С2.

Но вернёмся к регулятору по схеме, изображённой на рис. 1. В нём ФНЧ R1C1 и R6C2 позволяют получить нужный результат при маломощном транзисторе VT1. В момент включения питания через резистор R1 протекает ток, который распределяется между конденсаторами C1 и C3 пропорционально их ёмкости. Они выбраны такими, чтобы ток базы транзистора VT1 не превысил допустимого. При необходимости получения отрицательной обратной связи по скорости изменения выходного напряжения генератора очень большой глубины можно в качестве VT1 применить мощный транзистор. Кроме того, фильтры нижних частот R1C1 и R6C2 подавляют пульсации напряжения на входе регулятора напряжения и за счёт этого позволяют получить полную мощность генератора.

Съёмными перемычками S1-S3, замыкающими резисторы R2-R4, регулируют выходное напряжение генератора в пределах 13,8…14,6 В. При удалении перемычек выходное напряжение генератора уменьшается. Известно, что для увеличения срока службы аккумуляторной батареи напряжение в бортовой сети должно возрастать при понижении температуры. Поэтому на практике при эксплуатации автомобиля нужна периодическая (сезонная) подстройка напряжения. В рассматриваемом случае её можно делать, устанавливая и удаляя перемычки. Кроме того, резисторы R2- R4 можно заменить подстроечным резистором, что позволит плавно устанавливать выходное напряжение генератора.

Светодиоды HL1 АЛ307ВМ (зелёного свечения) и HL2 АЛ307БМ (красного свечения) можно заменить любыми, свечение которых хорошо заметно при токе 10…15 мА. При включённом зажигании и не работающем двигателе должен светиться светодиод HL2. Это покажет, что на обмотку возбуждения генератора подано напряжение. При работающем двигателе включены оба светодиода. При уменьшении частоты вращения вала двигателя и увеличении нагрузки на генератор яркость свечения светодиода HL2 увеличивается, а светодиода HL1 уменьшается. В противоположном случае — наоборот. Если при не работающем двигателе горит светодиод HL1, регулятор неисправен.

Импортный диод S1M можно заменить отечественным из серии КД202 или КД209.

В регулятор внесено несколько изменений, позволяющих повысить его надёжность за счёт уменьшения частоты и повышения скорости переключения ключевого транзистора. Это уменьшает нагрев транзистора и вероятность его отказа. Между базой и коллектором транзистора VT1 вместо конденсатора включён резистор R8, а параллельно конденсатору C4 подключён резистор R10. В регуляторе 59.3702-01 функционально аналогичный транзистор при наличии конденсатора между базой и коллектором работает как интегратор (ФНЧ первого порядка с частотой среза около 350 Гц). Пульсации напряжения бортсети он подавляет плохо и при этом увеличивает время переключения ключевого транзистора VT3.

В описываемом регуляторе транзисторы VT1-VT3 образуют неинвертирующий усилитель, охваченный положительной обратной связью через конденсатор C4 для ускорения переключения транзисторов. Подключение резистора R10 параллельно конденсатору C4 преобразует этот усилитель в триггер Шмитта с двумя состояниями. Изменяя сопротивление резистора R10, можно регулировать ширину петли гистерезиса. При уменьшении его сопротивления ширина петли гистерезиса увеличивается, а частота переключений ключевого транзистора уменьшается.

Резистор R8 между базой и коллектором транзистора VT1 — цепь параллельной отрицательной обратной связью, уменьшающей входное сопротивление транзистора, что повышает стабильность напряжения на выходе генератора и улучшает работу отрицательной обратной связи по скорости изменения выходного напряжения генератора.

Как следует из сказанного, при совершенствовании регулятора напряжения предполагалось, что устойчивость работы генераторной установки не зависит от частоты переключения ключевого транзистора. Это подтверждено результатами испытаний этого регулятора. Он работает устойчиво несмотря на то, что были приняты меры по уменьшению частоты переключения транзисторов.

Распространено мнение, что для устойчивой работы регулятора необходимо, чтобы он переключался с частотой не менее 25…30 Гц [7]. Но этому нет доказательств. Регулятор напряжения представляет собой обычную систему автоматического регулирования. Хоть он работает не в аналоговом, а в ключевом режиме, для обеспечения его устойчивости можно применять те же способы, что и в других системах автоматического регулирования с обратной связью.

Устойчивость таких систем рассчитывают известными методами. Например, используя критерий Найквиста. Этот критерий говорит о том, что замкнутая система устойчива, если годограф (изображение ФЧХ на комплексной плоскости) разомкнутой системы не охватывает точку -1+j0.

Чтобы обеспечить устойчивость регулятора и правильно выбрать параметры ФНЧ, можно сделать ориентировочные расчёты, составив для этого полную функциональную схему генераторной установки (рис. 2). Затем на её основе составить структурную схему генераторной установки как системы автоматического регулирования (рис. 3). При этом можно использовать сведения, приведённые в [8]. Там в упрощённой популярной форме рассмотрена устойчивость систем автоматического слежения за частотой. Но все рекомендации вполне применимы и к генераторной установке, нужно лишь заменить частоту напряжением в бортсети.

Рис. 2. Функциональная схема генераторной установки

 

Показанные на рис. 2 ФНЧ в рассматриваемом регуляторе образованы элементами R1, C1 и R6, C2. Компаратором служит стабилитрон VD1. Дифференцирующая цепь образована элементами C3 и R7. Сумматор — транзистор VT1.

Рис. 3. Упрощенная функциональная схема генераторной установки

 

Схема на рис. 3 для наглядности упрощена, там нет второго ФНЧ, дифференцирующей цепи и сумматора. Согласно ей, генераторная установка содержит два звена первого порядка и одно звено второго порядка, соединённых последовательно. Такой комбинации может быть вполне достаточно для самовозбуждения замкнутой системы, поскольку эти три звена могут сдвинуть фазу сигнала ошибки на 540^о (с учётом сдвига фазы на 180^о в цепи отрицательной обратной связи).

Одно из звеньев первого порядка — обмотка возбуждения генератора, которая представляет собой последовательное соединение индуктивного и активного сопротивлений. Это самое инерционное звено. Его частота среза — 2,2 Гц. Она рассчитана по измеренным значениям индуктивности обмотки возбуждения (0,32 Гн) и её сопротивления постоянному току (4,5 Ом).

Второе по инерционности — звено второго порядка, образованное индуктивностью статорных обмоток генератора, внутренним сопротивлением аккумуляторной батареи и её ёмкостью. Параметры этого звена рассчитать сложно, так как по своим динамическим характеристикам аккумулятор не эквивалентен конденсатору, а ёмкость автомобильной аккумуляторной батареи, выраженная в фарадах, достигает 1 Ф. Она быстро изменяется в зависимости от протекающего тока, температуры и степени заряженности батареи [7, 9].

В статье [9] рассмотрена работа генератора с коллектором, но все полученные там выводы можно применить и к современным генераторам с трёхфазным выпрямителем генерируемого напряжения. Кроме того, в этой статье в эквивалентную схему генераторной установки не включена ёмкость аккумуляторной батареи. В своих экспериментах авторы упомянутой статьи получили её значение 0,3 Ф, но оно может быть значительно больше.

Вероятно, авторы посчитали, что эта ёмкость зашунтирована низким внутренним сопротивлением батареи и ею можно пренебречь. Однако она настолько велика, что даже при низком внутреннем сопротивлении батареи оказывает влияние на работу генераторной установки (особенно при старой батарее с повышенным внутренним сопротивлением). Именно непостоянство параметров этого звена второго порядка вызывает нестабильность и непредсказуемость самовозбуждения генераторной установки. Оно возникает, когда частота среза звена второго порядка уменьшается и приближается к частоте среза ротора генератора.

Самое малоинерционное звено — ФНЧ R6C2. Его параметры можно регулировать.

Известно, что для устойчивости системы автоматического регулирования без применения корректирующих цепей требуется, чтобы частоты среза входящих в неё звеньев первого порядка должны различаться не менее чем в 5…10 раз. Поэтому частота среза ФНЧ R6C2 должна быть в пять и более раз выше частоты среза обмотки возбуждения генератора (2,2 Гц). На рис. 4 представлена структурная схема генераторной установки как системы автоматического регулирования с учётом корректирующих цепей.

Рис. 4. Структурная схема генераторной установки

 

Рис. 5. Зависимость от частоты коэффициента передачи замкнутой системы при разной её добротности

 

На рис. 5 представлена зависимость от частоты коэффициента передачи замкнутой системы при разной её добротности. Эту зависимость можно снять экспериментально, но обязательно с учётом влияния аккумуляторной батареи. Для этого нужно при работающем генераторе с определённой частотой включать и выключать мощный потребитель электроэнергии, контролируя изменения напряжения в бортсети или выходного тока генератора. При низкой частоте коммутации нагрузки система будет успевать отслеживать изменения тока нагрузки. С увеличением частоты переключений ошибка будет расти.

С увеличением добротности системы на её резонансной частоте (в рассматриваемом случае 4 Гц) в АЧХ появляется пик. Эта частота может быть определена экспериментально. Именно на ней может начаться самовозбуждение. Нужно учитывать, чёткой границы между режимами стабилизации и самовозбуждения нет. Возможны промежуточные режимы с различной амплитудой колебаний.

Рис. 6. Схема регулятора напряжения

 

Если нужно получить очень плавное изменение тока нагрузки генератора (и тормозящего момента ротора генератора), можно собрать регулятор напряжения по схеме, изображённой на рис. 6. Здесь при подаче на регулятор напряжения питания открывается транзистор VT1. Конденсаторы C1 и C3 заряжаются коллекторным током транзистора, который зависит от напряжения в бортсети согласно формуле 

I_к = (U_бс/R1) · h31э,

где U_бс — напряжение в бортсети автомобиля; h31э — коэффициент передачи тока базы транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером. Этот ток распределяется между конденсаторами C1 и C3 пропорционально их ёмкости. После зарядки конденсаторов транзистор VT1 переходит в режим насыщения.

При работе регулятора сопротивление участка коллектор-эмиттер транзистора VT1 служит эквивалентом резистора R1 на рис. 1. Сопротивление одноимённого резистора (см. рис. 6) нужно подобрать таким, чтобы ток коллектора транзистора VT1 не превышал допустимого значения. Добавление в регулятор этого транзистора позволило в несколько раз увеличить ёмкость конденсаторов C1 и C3 без риска повредить транзистор VT2.

Рис. 7. Схема регулятора напряжения

 

Если эта схема покажется слишком сложной, можно построить регулятор напряжения по более простой схеме, показанной на рис. 7. Он отличается тем, что в качестве ФНЧ применён (как и в регуляторе 59.3702-01) интегратор на транзисторе VT2. Чтобы уменьшить вредное влияние конденсатора С2 на время переключения транзисторов, здесь можно увеличить ёмкость ускоряющего конденсатора С3 и уменьшить сопротивление резистора R11.

Литература

1. Тышкевич Е. ШИ-регулятор напряжения. — Радио, 1984, № 6, с. 27, 28.

2. Ломанович В. Термокомпенсированный регулятор напряжения. — Радио,1985, № 5, с. 24-27.

3. КоробковА. Автомобильный регулятор напряжения. — Радио, 1986, № 4, с. 44, 45.

4. Бирюков С. Простой термокомпенсированный регулятор напряжения. — Радио, 1994, № 1,с. 34, 35; № 10, с. 43.

5. Добролюбов В. Усовершенствование электронного стабилизатора напряжения. — Радио, 2000, № 2, с. 44.

6. Сергеев А. Доработка автомобильного регулятора напряжения 59.3702-01. — Радио, 2014, № 3, с. 42-44.

7. Малюгин П. Н., Ковригин В. А. Регуляторы напряжения. Методические указания к лабораторной работе № 4 по дисциплине «Электрооборудование автомобилей”. — Омск: Издательство СибАДИ, 2003.

8. Кривицкий Б. Х. Автоматическое слежение за частотой. — М.: Энергия, 1974.

9. Семко И. А., Таукчи В., Закалюж-ный А. А. Взаимодействие и воздействие аккумуляторной батареи на динамические характеристики генераторов постоянного тока на холостом ходу. — Электроника и электротехника, 2017, № 2. с.13-18.

Автор: А. Сергеев, г. Сасово Рязанской обл.

Регуляторы напряжения.



Для чего генератору нужен регулятор?

Генераторная установка предназначена для обеспечения питанием потребителей, входящих в систему электрооборудования автомобиля, и зарядки аккумуляторной батареи при работающем двигателе. Выходные параметры генератора должны быть таковы, чтобы в любых режимах движения автомобиля и работы двигателя не происходил прогрессивный разряд аккумуляторной батареи или ее перезаряд, а питание потребителей осуществлялось напряжением и током требуемой величины.
Кроме того, напряжение в бортовой сети автомобиля, питаемой генераторной установкой, должно быть стабильно в широком диапазоне изменения частоты вращения и нагрузок.

ЭДС индукции в соответствии с законом Фарадея, зависит от скорости перемещения проводника в магнитном поле и величины магнитного потока:

Е = с×Ф×ω,

где с — постоянный коэффициент, зависящий от конструкции генератора;
ω — угловая скорость ротора (якоря) генератора:
Ф — магнитный поток возбуждения.

Поэтому напряжение, вырабатываемое генератором, зависит от частоты вращения его ротора и интенсивности магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения. В свою очередь мощность магнитного потока зависит от величины тока возбуждения, который изменяется пропорционально частоте вращения ротора, поскольку ротор выполнен в виде вращающегося электромагнита.
Кроме того, ток, поступающий в обмотку возбуждения, зависит от величины нагрузки, отдаваемой в данный момент потребителям бортовой сети автомобиля. Чем больше частота вращения ротора и ток возбуждения, тем большее напряжение вырабатывает генератор, чем больше ток нагрузки, тем меньше генерируемое напряжение.

Пульсация напряжения на выходе из генератора недопустима, поскольку это может привести к выходу из строя потребителей бортовой электрической сети, а также перезаряду или недозаряду аккумулятора. Поэтому использование на автомобилях в качестве источника электроэнергии генераторных установок обусловило использование специальных устройств, поддерживающих генерируемое напряжение в приемлемом для работы потребителей диапазоне. Такие устройства называются реле-регуляторы напряжения.

Функцией регулятора напряжения является стабилизация вырабатываемого генератором напряжения при изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя и нагрузки в бортовой электросети.

Наиболее просто контролировать величину вырабатываемого генератором напряжения изменением величины тока в обмотке возбуждения, регулируя тем самым мощность создаваемого обмоткой магнитного поля. Можно было бы использовать в качестве ротора постоянный магнит, но управлять магнитным полем такого магнита сложно, поэтому в генераторных установках современных автомобилей применяются роторы с электромагнитами в виде обмотки возбуждения.

На автомобилях для регулирования напряжения генератора применяются регуляторы напряжения дискретного типа, в основу работы которых положен принцип действия различного рода реле. По мере развития электротехники и электроники, регуляторы генерируемого напряжения претерпели существенную эволюцию, от простых электромеханических реле, называемых вибрационными регуляторами напряжения, до бесконтактных интегральных регуляторов, в которых полностью отсутствуют подвижные механические элементы.

***



Вибрационный регулятор напряжения

Рассмотрим работу регулятора на примере простейшего вибрационного (электромагнитного) регулятора напряжения.
Вибрационный регулятор напряжения (

рис. 1) имеет добавочный резистор R_о, который включается последовательно в обмотку возбуждения ОВ. Величина сопротивления резистора рассчитана так, чтобы обеспечить необходимое напряжение генератора при максимальной частоте вращения. Обмотка регулятора ОР, намотанная на сердечнике 4, включена на полное напряжение генератора.

При неработающем генераторе пружина 1 оттягивает якорь 2 вверх, удерживая контакты 3 в замкнутом состоянии. При этом обмотка возбуждения ОВ через контакты 3 и якорь 2 подключена к генератору, минуя резистор R_о.

С увеличением частоты вращения ток возбуждения работающего генератора и его напряжение растут. При этом увеличивается сила тока в обмотке регулятора и намагничивание сердечника. Пока напряжение генератора меньше установленного значения, силы магнитного притяжения якоря 2 к сердечнику 4 недостаточно для преодоления силы натяжения пружины

1 и контакты 3 регулятора остаются замкнутыми, а ток в обмотку возбуждения проходит, минуя добавочный резистор.

При достижении напряжения генератора значения размыкания U_р сила магнитноо притяжения якорька к сердечнику преодолевает силу натяжения пружины и контакты регулятора напряжения размыкаются. При этом в цепь обмотки возбуждения включится добавочный резистор, и ток возбуждения, достигший к моменту срабатывания реле значения I_р, начнет падать.
Уменьшение тока возбуждения влечет за собой уменьшение напряжения генератора, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению тока в обмотке ОР. Когда напряжение уменьшится до значения замыкания U_з, сила натяжения пружины преодолеет силу магнитного притяжения якоря к сердечнику, контакты вновь замкнутся, и ток возбуждения увеличится. При работающем двигателе и генераторе этот процесс периодически повторяется с большой частотой.

В результате происходит пульсация напряжения генератора и тока возбуждения. Среднее значение напряжения U_ср определяет напряжение генератора. Очевидно, что это напряжение зависит от силы натяжения пружины реле, поэтому изменяя натяжение пружины можно регулировать напряжение генератора.

В конструкцию вибрационных регуляторов (рис. 1, а) входит ряд дополнительных узлов и элементов, назначение которых — обеспечить повышение частоты колебания якоря с целью уменьшения пульсации напряжения (ускоряющие обмотки или резисторы), уменьшение влияния температуры на величину регулируемого напряжения (добавочные резисторы из тугоплавких металлов, биметаллические пластины, магнитные шунты), стабилизацию напряжения (выравнивающие обмотки).

Недостатком вибрационных регуляторов напряжения является наличие подвижных элементов, вибрирующих контактов, которые подвержены износу, и пружины, характеристики которой в процессе эксплуатации меняются.
Особенно сильно эти недостатки проявились в генераторах переменного тока, у которых ток возбуждения почти в два раза больше, чем в генераторах постоянного тока. Использование раздельных ветвей питания обмотки возбуждения и двухступенчатых регуляторов напряжения с двумя парами контактов не решали проблему полностью и приводили к усложнению конструкции регулятора, поэтому дальнейшее совершенствование шло, прежде всего, по пути широкого использования полупроводниковых приборов.
Сначала появились контактно-транзисторные конструкции, а затем и бесконтактные.

Контактно-транзисторные регуляторы напряжения являются переходной конструкцией от механических регуляторов к полупроводниковым. При этом транзистор выполнял функцию элемента, прерывающего ток в обмотку возбуждения, а электромеханическое реле с контактами управляло работой транзистора. В таких регуляторах напряжения сохранялись электромагнитные реле с подвижными контактами, однако, благодаря использованию транзистора ток, протекающий через эти контакты, удалось значительно уменьшить, увеличив тем самым срок службы контактов и надежность работы регулятора.

В полупроводниковых регуляторах ток возбуждения регулируется с помощью транзистора, эмиттерно-коллекторная цепь которого включена последовательно в обмотку возбуждения.
Транзистор работает аналогично контактам вибрационного регулятора. При повышении напряжения генератора выше заданного уровня транзистор запирает цепь обмотки возбуждения, а при снижении уровня регулируемого напряжения транзистор переключается в открытое состояние.

Электронные регуляторы изменяют ток возбуждения путем включения и отключения обмотки возбуждения от питающей сети (дополнительных диодов).
С увеличением частоты вращения ротора напряжение генератора повышается. Когда оно начинает превышать уровень 13,5…14,2 В, выходной транзистор в регуляторе напряжения запирается, и ток через обмотку возбуждения прерывается.
Напряжение генератора падает, транзистор в регуляторе отпирается и снова пропускает ток через обмотку возбуждения.

Чем выше частота вращения ротора генератора, тем больше время запертого состояния транзистора в регуляторе, следовательно, тем сильнее снижается напряжение генератора.
Этот процесс запирания и отпирания регулятора происходит с высокой частотой. Поэтому колебания напряжения на выходе генератора незначительны, и практически можно считать его постоянным, поддерживаемым на уровне

13,5…14,2 В.

Конструктивно регуляторы напряжения могут выполняться в виде отдельного прибора, устанавливаемого раздельно с генератором, или интегральными (интегрированными), устанавливаемыми в корпусе генератора. Интегральные регуляторы напряжения обычно объединяются с щеточным узлом генератора.

Ниже приведены принципиальные схемы подключения и работы полупроводниковых регуляторов напряжения различных типов и конструкций.

***

Определение неисправностей генератора и регулятора напряжения



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК. 01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Линейные регуляторы напряжения для автомобильной техники | OPTIREG™ linear

Обзор

Линейные регуляторы напряжения для автомобильной техники | Линейные подкатегории OPTIREG™

По мере того, как автомобильная промышленность продолжает расти, растет и спрос на безопасность и качество, когда речь идет о автомобильных технологиях. Имея давнюю историю лидерства на рынке автомобильной электроники, Infineon постоянно разрабатывает лучшие в своем классе продукты, которые обеспечивают решения для целого ряда потребительских приложений.

Линейные стабилизаторы напряжения Infineon OPTIREG™ с малым падением напряжения (LDO) сочетают в себе качество и технологии для обеспечения простых решений в области источников питания. Они специально разработаны для автомобильных приложений с такими нагрузками, как приемопередатчики, микроконтроллеры, активные антенны и датчики. Наши линейные автомобильные регуляторы напряжения (LDO) состоят из небольших компонентов в простой компоновке и просты в использовании для простого проектирования заказчиком.

Они предлагают широкий спектр встроенных функций безопасности и защиты, таких как защита от перегрузки, защита от короткого замыкания, защита от обратной полярности и защита от перегрева. Автомобильные LDO Infineon также отличаются низким уровнем шума и низким энергопотреблением благодаря низкому току покоя.

 

Ассортимент автомобильных линейных регуляторов напряжения Infineon OPTIREG™

Линейные регуляторы напряжения с малым падением напряжения представляют собой простые ИС, которые могут преобразовывать широкий диапазон входных токов постоянного тока в стабилизированный выходной ток более низкого напряжения. Линейные регуляторы всегда должны иметь входное напряжение, превышающее выходное напряжение. Например, автомобильный линейный LDO на 5 В можно использовать для преобразования входного тока 12 В в выходной ток 5 В, но, в отличие от импульсных стабилизаторов, эти уровни напряжения нельзя изменить на противоположные. Регуляторы с малым падением напряжения могут работать с падением напряжения менее 2 В, чего не могут сделать стандартные линейные стабилизаторы.

Ассортимент Infineon OPTIREG™ включает в себя высокопроизводительные линейные автомобильные LDO с широким входным диапазоном и температурным диапазоном от –40°C до +160°C. Наши линейные регуляторы напряжения (LDO) могут использоваться для широкого спектра автомобильных источников питания, таких как EPS, трансмиссия, модули управления кузовом, HVAC, приборные панели, ADAS, телематика и CAV.

Прочная конструкция делает их особенно подходящими для использования в суровых автомобильных условиях. Портфолио OPTIREG™ реализует несколько функций продуктов, предназначенных для автомобилей, включая сторожевой таймер, раннее предупреждение и сброс, которые могут помочь найти решения проблем, стоящих перед автомобильными конструкторами.

 

Основные характеристики:

• Низкий диапазон отсева
• Прочная конструкция, подходящая для суровых автомобильных условий
• Широкий диапазон ввода
• Расширенный диапазон температур: от –40°C до +160°C
• Низкий ток покоя
• Отслеживание напряжения
• Специальные функции для автомобилей: сторожевой таймер, раннее предупреждение и отдых
• Продукция Green соответствует требованиям RoHS

 

  Типы автомобильных линейных регуляторов напряжения

В то время как все линейные автомобильные регуляторы Infineon предлагают набор встроенных базовых функций, некоторые продукты в портфолио OPTIREG™ предлагают ряд дополнительных функций для проектирования с учетом конкретных приложений, а именно высокую производительность и отслеживание напряжения.

Высокопроизводительные регуляторы

Высокопроизводительные регуляторы — это мощные автомобильные регуляторы напряжения (LDO), оптимизированные для прямого подключения к аккумуляторной батарее. Они имеют более широкий диапазон входного напряжения, чем LDO общего назначения, что обеспечивает лучшие условия запуска и отличные переходные характеристики сети. Мощные автомобильные регуляторы напряжения обеспечивают сверхнизкий ток покоя в режиме ожидания. Это обеспечивает более длительную работу от батареи и меньшее потребление энергии.

Высокоточное отслеживание напряжения

Высокоточное отслеживание напряжения — это регуляторы, предназначенные для питания внешних нагрузок, таких как датчики. Они не имеют собственного внутреннего опорного напряжения, а отслеживают внешнее напряжение с очень точными результатами. Трекеры напряжения оснащены несколькими механизмами защиты от короткого замыкания на аккумулятор и обрыва кабеля.

Для получения дополнительной информации об автомобильных линейных регуляторах напряжения от Infineon и других электронных компонентах из нашего ассортимента свяжитесь с одним из членов команды сегодня или изучите наш раздел поддержки.

 

	Активация функции основного выхода Низкое потребление тока покоя в режиме ожидания		Стандартный и оконный сторожевой таймер Функция супервизора для внешнего микроконтроллера
	Функция сброса Контролирует выходное напряжение		Функция раннего предупреждения Контролирует уровень входного напряжения

 

Продукты

Основные моменты

Детали

Основные характеристики	Основные преимущества
Широкий рабочий диапазон: до 45 В Очень низкое падение напряжения Сверхнизкое потребление тока Различные функции защиты Специализированные автомобильные функции Темп. диапазон: от –40°C до +150°C	Подходит почти для всех применений Оптимизирован для будущих приложений Прочная автомобильная конструкция Стандартная квалификация 150°C Поддерживаются недорогие внешние компоненты Долгосрочная доступность

 

Документы

Поддержка дизайна

Видео

Партнеры

Обучение

Почему устройства Infineon OPTIREG™ являются идеальными поставщиками для TRAVEO™ T2G

• Описание основных функций и преимуществ микроконтроллеров Infineon OPTIREG™ SBC и TRAVEO™ T2G Body
• Понять, как устройства OPTIREG™ обеспечивают устройства TRAVEO™ T2G Body для автомобильных приложений начального и высокого уровня, и сопоставить их с соответствующими целевыми приложениями

Как запитать автомобильные датчики

• Узнайте больше о проблемах с питанием автомобильных датчиков и о том, как несколько датчиков требуют надежного питания
• Понимание того, как правильно питать автомобильные датчики, а также описание основных характеристик ИС питания датчиков и умение определять решения Infineon для питания автомобильных датчиков

Электрификация силовых агрегатов и решения Infineon для инверторов

• Понимание важности электрификации трансмиссии 
• Ознакомиться с режимами работы системы электропривода

Почему семейства Infineon OPTIREG™ можно использовать практически во всех автомобильных приложениях?

• Знакомы ли вы с решениями Infineon для источников питания OPTIREG™?
• Знаете ли вы, чем продукты OPTIREG™ отличаются от других решений на рынке?

OPTIREG™: решения Infineon в области автомобильных источников питания

• Определить основные движущие силы автомобильного рынка и то, как OPTIREG™ стремится решить эти проблемы, а также
• Знакомство с семействами и группами продуктов OPTIREG™, а также их основными функциями и целевыми приложениями

OPTIREG™ Linear: Автомобильные линейные регуляторы напряжения Infineon

• Ознакомьтесь с общими категориями продуктов OPTIREG™
• Познакомьтесь с группами продуктов OPTIREG™ Linear и
• Понимание соглашения об именах, применяемого к этим продуктам

OPTIREG™ Линейные высокопроизводительные ИС для автомобильных источников питания

• Узнайте о последних тенденциях автомобильных приложений с питанием от 12-вольтовых аккумуляторов и
• Новейшие линейные высокоэффективные регуляторы напряжения OPTIREG™

Линейные стабилизаторы напряжения OPTIREG™ ИС автомобильных источников питания

• Ознакомьтесь с линейкой регуляторов линейных стоек OPTIREG™ и их преимуществами
• Ознакомьтесь с соглашением об именах, применяемым к этим продуктам, и будущими перспективами семейства регуляторов линейных стоек OPTIREG™

Как OPTIREG™ Linear поставляет активные антенны

• На этом тренинге вы познакомитесь с сегментами продукции OPTIREG™ Linear и
• понять, как линейные продукты OPTIREG™ для конкретных приложений могут поставлять активные антенны и соответствовать рыночным тенденциям

Линейный трекер OPTIREG™: семейство автомобильных трекеров напряжения Infineon

• Ознакомьтесь с линейкой линейных трекеров OPTIREG™ и их преимуществами, а также
• Понимание соглашения об именах, применяемого к этим продуктам

Приложения

Система контроля давления в шинах (TPMS)

Поддержка

Контакт

Симптомы неисправного регулятора напряжения | Gold Eagle Co.

Регулятор напряжения в вашем автомобиле отвечает за постоянную подачу нужного количества электроэнергии к определенным частям вашего автомобиля. Это означает, что если регулятор напряжения неисправен, компоненты вашей электрической системы могут работать с перебоями или вообще не работать. Это очень важно, поскольку вам определенно нужны фары и аккумулятор вашего автомобиля, чтобы они были надежными, если вы хотите куда-то добраться! Так что, если вы пытаетесь привести свой автомобиль в рабочее состояние, проверка этой основной части автомобиля — это начало. Вот как определить, неисправен ли регулятор напряжения.

Неисправный регулятор напряжения Симптом № 1: Разряжен аккумулятор

Существует множество причин, по которым аккумулятор вашего автомобиля может разрядиться, и одной из них является сломанный регулятор напряжения. Это связано с тем, что когда эта часть перегорает, батарея больше не будет заряжаться, то есть в конечном итоге она умрет. Подзарядка аккумулятора позволит завести автомобиль, но вы обнаружите, что аккумулятор снова разрядится раньше, чем вы могли бы ожидать, если регулятор напряжения работает неправильно. Так что, если аккумулятор продолжает разряжаться, возможно, пришло время отвезти машину в ремонтную мастерскую, чтобы заменить регулятор напряжения.

Неисправность регулятора напряжения Симптом № 2: Фары тусклы

Еще один признак неисправности регулятора напряжения заключается в том, что автомобильные фары тускнеют или мерцают. В конце концов, регулятор напряжения должен поддерживать подачу питания на лампы, поэтому неудивительно, что эти лампы больше не работают должным образом, когда эта часть выходит из строя. Эта проблема может распространяться на ваши фары, подсветку приборной панели и даже вашу звуковую систему. По сути, если кажется, что эти компоненты выходят из строя или вообще не включаются, виноват может быть ваш регулятор напряжения.

Неисправный регулятор напряжения Симптом № 3: Вы замечаете проблемы с двигателем

Неисправный регулятор напряжения может даже повлиять на двигатель вашего автомобиля. Например, когда эта деталь автомобиля перестает работать должным образом, вы можете заметить, что двигатель вашего автомобиля время от времени глохнет или глохнет. У него также могут быть проблемы с ускорением во время вождения. Если вы заметили эту проблему, возможно, вам понадобится замена регулятора напряжения, чтобы вы могли получить плавное ускорение, к которому вы привыкли.

Неисправный регулятор напряжения Признак № 4: Комбинация приборов не работает

Регулятор напряжения автомобиля должен подавать питание на приборную панель. Поэтому, если вы заметили, что ваш не работает, скорее всего, сломался регулятор напряжения. Возможно, вы по-прежнему сможете завести машину, но вам будет не хватать большого количества информации, например скорости, с которой вы едете, поскольку спидометр не будет работать. По этой причине лучше не садиться за руль, пока не заменишь регулятор напряжения.

Неисправный регулятор напряжения Признак № 5: показания регулятора напряжения неточны

Если вы подозреваете, что регулятор напряжения не работает, вы можете проверить его, чтобы убедиться, что показания точны. Если после проверки регулятора напряжения вы заметили, что цифры на манометре меняются хаотично, возможно, вам нужна замена этой детали.