Розділ 5. Регулятори напруг

1. Мета роботи.

       Вивчити будову, технічні характеристики, схемотехніку дискретних та інтегральних регуляторів напруги автомобілів. Провести вимірювання діапазону регулювання для різних типів регуляторів та зробити висновок про технічний стан. Сформулювати основні версії несправностей для різних схемних виконань електронних блоків регуляторів.

2. Апаратура, прилади, матеріально-технічне оснащення.

       - Стенд діагностики і контролю електрообладнання автомобілів;

        - Автотестер 4302-М1 (АТ);

       - Осцилограф універсальний;

       - Промислові зразки дискретних, інтегральних та ШІМ-регуляторів напруги автомобілів;

       - Тестер електронний.

 

3. Схемотехніка та будова електронних регуляторів напруги

На сучасному етапі розвитку електроніки суттєво змінились схемні та конструктивні рішення електронних регуляторів. Отже їх можна розділити на 2 групи - регулятори традиційного схемного виконання з частотою перемикання, що залежить від режиму ро­боти генератора і регулятори з фіксованою частотою перемикання, які працюють по принципу широтно-імпульсної модуляціїІМ). За конст­рукцією регулятори традиційного схемного виконання можуть бути на дискретних чи інтегральних компонентах, регуляторы ШІМ можуть бути гібридного виконання чи на монокристалі кремнія. Кількість транзисторів у традиційних схемах зазвичай менш десяти, а в регуляторах с ШІМ це число складає декілька десятків. Застосування ШІМ надає можливість підвищити якість стабілізації напруги та зменшує вплив зовнішніх факторів.

 

3.1. Дискретні регулятори напруги.

 

 Регулятор напруги 13.3702-01.

Рис.1.Схема регулятора напруги 13.3702-01.

 Ключовий підсилювач виготовлено на транзисторі VT2, навантаженням якого є резистор R7. Вихідний каскад виготовлено на транзисторах VT3, VT4 і VT5. Для зменшення спаду напруги на вихідному каскаді транзистори VT4 і VT5 увімкнені паралельно і пов'язані з транзистором VT3 за схемою складеного транзистора. Навантаженням цього каскаду є обмотка збудження генератора, паралельно до якої увімкнено гасиль­ний діод VD2. Він забезпечує протікання струму через обмотку збудження після зак­риття вихідного каскаду і захист від пробивання транзисторів цього каскаду.

 Коли напруга на затискачах генератора нижча за регульо­вану, транзистори VT3, VT4 і VT5 відкриті, оскільки є струм керування транзистора VT3 по колу: «+» акумулятора — затискач В — резистор R 7 — база-емітер транзисто­ра VT3 — маса. Струм керування транзистора VT5 протікає по колу: «+» акумулято­ра — затискач В — обмотка збудження -— затискач Ш — емітер-база транзистора VT5 — колектор-емітер відкритого транзистора VT3 — маса. Струм збудження, силу якого обмежують лише опір обмотки та спад напруги між емітером і колектором від­критого транзистора, протікає по колу: «+» акумулятора — затискач В — обмотка збудження — затискач Ш — емітерно-колекторний перехід транзистора VT5 — зати­скач М — маса автомобіля — «-» акумулятора.

Якщо напруга на затискачі «+» генератора, а отже, і на затискачі Б перевищить регулювальне значення, станеться пробивання стабілітрона VD1, після чого струм керування протікатиме по колу емітер-база транзистора VT1 — опори R6, R2 — ма­са. Коли транзистор VT1 відкритий, через його емітерно-колекторний перехід та опір R3 протікатиме струм керування на базу-емітер транзистора VT2. У свою чер­гу, відкриття транзистора VT2 зашунтує базу відкритого транзистора VT3 і закриє його. Струм через переходи база-емітер транзисторів VT4 та VT5 припиниться, і во­ни також закриються.

Після закриття транзисторів VT4 і VT5 струм в обмотці збудження починає змен­шуватися, протікаючи через діод VD2. Вихідна напруга генератора спадає до порогу вмикання РН. Вимірювальний міст розбалансовується в інший бік, тобто напруга на емітері транзистора VT1 стане меншою, ніж на його базі; він закриється, і весь про­цес повториться у зворотній послідовності.

Щоб поліпшити роботу РН, у ньому використані зворотні зв'язки. Позитивний зворотний зв'язок надходить з емітерів вихідних транзисторів до бази транзистора VT2 через резистор R9. Тому конденсатор С2, не даючи транзисторам працювати в лінійному режимі, зменшує їх час перемикання й знижує потужність, яка розсіюєть­ся на вихідних транзисторах.

Негативний зворотній зв'язок надходить з емітерів вихідних транзисторів до ба­зи транзистора VT1 через резистори R8 та R6. Резистори R2 та R8 утворюють поділь­ник, який визначає потрібну глибину негативного зворотного зв'язку, що зменшує гі­стерезис каскаду порівняння (зближує пороги вмикання і вимикання регулятора), пі­двищуючи завдяки цьому частоту комутації. Це запобігає низькочастотним пульса­ціям у бортовій мережі автомобіля (блимання освітлювальних ламп).

Конденсатори СІ і СЗ призначені для підвищення завадозахищеності РН. Останнім часом промисловість випускає багато типів транзисторних регуляторів на­пруги, які призначені для заміни вібраційних та контактно-транзисторних, що пере­бувають в експлуатації. Так, регулятор напруги Я112АШ використовується для замі­ни реле-регуляторів РР380, РР362А і РР350Б.

Регулятор напруги 201.3702.

Рис.2. Схема регулятора 201.3702.

 

       Регулятор напруги РН 201.3702 випускається замість регуляторів РР350, РР350А. Вимірювальним органом регулятора є дільник R1-R4. Резистор R1 у дільнику є налагоджувальним. Органом порівняння є стабілітрон VD1.

Відмінністю схеми регулятора 201.3702 є наявність  стабілітрона VD1, який розташований не в базовому,  а емітерному ланцюзі вхідного транзистора VT1 (Рис.1).

Частина схеми на транзисторах VT1, VT3-VT5 є регулювальним органом. Транзистори VT4, VT5 – увімкнені за схемою складеного транзистора (схема Дарлінгтона). При такій схемі увімкнені два транзистори функціонально розглядаються як один з великим коефіцієнтом підсилення.

 

        При відкритому транзисторі VT1  транзистор VT3 є також відкритим через наявність струму у його базовому ланцюзі, який протікає через перехід емітер-колектор VT1. Складений транзистор VT4, VT5 є також закритим, оскільки його перехід емітер-база зашунтовано переходом емітер-колектор транзистора VT3. Якщо транзистор VT1 закритий, що буває при напрузі нижче напруги настроювання регулятора (струм через стабілітрон VD1 не протікає), то закритий і транзистор VT3, а  складений транзистор VT4, VT5 відкритий.

       У схемі регулятора є резистор  зворотнього зв’язку R6. Перехід складеного транзистора VT4, VT5 у відкритий стан вмикає резистор R6 паралельно резисторові R4 вхідного дільника напруги, що призводить до стрибкоподібного підвищення напруги на стабілітроні VD1, його прискореному відмиканню і, відповідно, прискореному відмиканню транзисторів VT1, VT3 та закриванню транзисторів VT4, VT5. Закривання цих транзисторів відключає резистор R6 від резистора R4, що сприяє стрибкоподібному зменшенню напруги на стабілітроні VD1 і його прискореному закриванню. Таким чином, резистор R6 підвищує частоту перемикання регулятора напруги.

       Конденсатор C1 здійснює фільтрацію пульсацій вхідної напруги і зменшує їх вплив на роботу регулятора напруги.

       Транзистор VT2 виконує в схемі наступні функції. При нормальному режимі роботи він забезпечує форсований перехід транзисторів VT3-VT5 регулятора з закритого стану у відкритий, чим підвищує ефективність при перемиканні, тобто разом з конденсатором C2 і резистором R9 здійснює гнучкий зворотній зв’язок у регуляторі.

       Закривання складеного транзистора VT4, VT5 викликає різке зниження потенціалу його колектора. При цьому у ланцюзі: перехід емітер-база транзистора VT2, резистор R9, конденсатор C2, починає протікати струм, що призводить до відмикання транзистора VT2 і забезпечує в результаті форсоване відмикання транзистора VT3 і прискорення закривання складеного транзистора VT4, VT5. При відмиканні транзистора VT4, VT5 транзистор VT2 знаходиться в закритому стані і конденсатор C2 розряджується по ланцюзі: перехід емітер-колектор транзистора VT4, діод VD2, резистор R11. Розрядний струм, проходячи через резистор R11, підвищує потенціал бази транзистора VT3, тобто створює додатковий від’ємний зсув його переходу емітер-база, форсує закривання VT3 і скорочує час відмикання складеного транзистора VT4, VT5.

       В аварійному режимі схема на транзисторі VT2 здійснює захист вихідного транзистора регулятора VT4, VT5 від перевантаження.

       Замикання клеми “Ш” на масу викликає зниження потенціалу колектора транзистора VT5 і, якщо транзистор у момент замикання був відкритий, ріст напруги на його переході емітер-колектор є переходом транзистора у режим підсилення. При цьому конденсатор C2 заряджується через ланцюги: перехід емітер-база транзистора VT2, R9, C2. З наростанням струму транзистор VT2 відкривається, отже відкривається транзистор VT3 і закривається транзистор VT4, VT5.

       Після заряду конденсатора струм у його ланцюзі зникає, VT2 закривається, закривається VT3, відкривається VT4,VT5. Конденсатор C2, який швидко розрядився через резистор R11, діод VD2 і перехід емітер-колектор транзистора VT5, знову починає одержувати зарад через базовий ланцюг транзистора VT2, який відкривається. Процес повторюється, а вихідний транзистор переходить у автоколивальний режим. При цьому середнє значення сили струму через транзистор незначне і транзистор не перевантажується.

 

       Діод VD3 у схемі регулятора є демпферним. Діод VD4 захищає регулятор від імпульсів напруги зворотньої полярності. Інші елементи схеми забезпечують працездатність напівпровідникових елементів схеми.

 

Таку саму схему мають регулятори напруги 22.3702 і 221.3702. Вони мають інший рівень регулювальної напруги та іншу конструкцію виводів: регулятор 201.3702 – штекерний, а регулятори 22.3702 та 221.3702 – під гвинтове з’єднання.

 

 Регулятор напруги КФ751/28 -2 “Аутовіл”.  

 

Розглянемо будову та роботу ще одного безконтактного регулятора напруги, який відрізняється від інших системою захисту від надмірних напруг.

Угорський регуля­тор напруги КФ751/28-2 «Аутовіл», який використовується на автобусах «Ікарус» (рис. 3). В цьому регуляторі, як і в регуляторі 201.3702, регулювальний силовий сту­пінь (транзистори VT3 та VT4) виконано за схемою Дарлінгтона, оскільки в регуля­торах напруги потужних генераторів виникає значний струм бази, що керує силовим транзистором. Тому для зменшення струму бази застосовується схема Дарлінгтона. З такою схемою два однакових транзистори, часто розміщених у загальному корпу­сі, з'єднуються так, що струм колектора одного транзистора регулює струм бази дру­гого транзистора. При цьому два транзистори краще було б замінити одним транзи­стором із значно більшим коефіцієнтом підсилювання. Коефіцієнт підсилювання всієї схеми дорівнює добутку коефіцієнтів підсилення двох транзисторів, тому струм ке­рування базою залишається незначним за великої потужності регулятора напруги.

При непрацюючому двигуні до затискачів 1 та 5 регу­лятора напруги прикладена напруга акумулятора. Подільник напруги, складений із ре­зисторів R4, R5 та R7 (так званий подільник бази), ділить цю напругу так, щоб між базою та емітером транзистора VT2 виникла відпорна різниця потенціалів.

Рис.3. Регулятор напруги КФ751/28 -2 “Аутовіл”.  

 

Транзистор VT2 після свого відкриття вмикає подільник бази, що складається з резисторів R6, R8, R10 та R11, внаслідок чого транзистори VT3 і VT4 також здобудуть відпорну напругу. З відкриттям транзистора VT4 коло збудження вмикається. Шлях струму збудження: «+» акумулятора — замкнутий вимикач S — позитивна шина допоміжних діодів — об­мотка збудження — затискач 4 — перехід колектор-емітер транзистора VT4 — запобіж­ник F1 — затискач З — запобіжник F2 — контрольна лампа EL — маса.

Якщо частота обертання ротора генератора становитиме 900 хв_|, то напруга на його затискачах досягатиме 28 В. Оскільки передатне відношення приводу генерато­ра і = 2, то це відповідає 450 хв_| двигуна, тобто менше за оберти холостого ходу. Отже, на холостих обертах двигуна відбувається заряджання акумулятора та жи­влення споживачів струмом близько 25 А.

Якщо частота обертів ротора генератора становить більше ніж 900 хв1, то на за­тискачу 3 є постійно негативний потенціал, тобто між виводами контрольної лампи немає різниці потенціалів і вона не горить.

Коли напруга генератора досягатиме напруги регулювання, то спад напруги на ре­зисторі R6 дорівнюватиме напрузі пробивання стабілітрона VD1, а отже, неможливе зростання напруги на емітерах транзисторів VT1 та VT2. Однак, при подальшому зростанні напруги на затискачах генератора з подільника напруги, складеного з ре­зисторів Rl, R2 та R3, подаватиметься до бази транзистора VT1 напруга, яка є нега­тивною щодо емітера, і може спричинити відкриття транзистора VT1. Внаслідок цьо­го потенціали колектора та емітера VT1 стають майже однаковими. Оскільки емітерна напруга транзисторів VT1 та VT2 збігається, а потенціал бази транзистора VT2 визначається колекторною напругою транзистора VT1, розділеного резисторами R5 та R7, відпорна попередня напруга в переході емітер-бази транзистора VT2 зни­кає, то транзистор VT2 закривається. При цьому подільник напруги бази, що склада­ється з резисторів Rll, R10, R8 та R6, розривається між резисторами R6 і R8, тому на базу транзисторів VT3 та VT4 надходить запірна напруга. Транзистори закривають­ся, а струм збудження та напруга генератора зменшуватимуться. Із спадом напруги генератора знижується і спад напруги на подільнику, відпорна напруга бази транзи­стора VT1 зникає і транзистор закривається. При цьому з подільника напруги, зібра­ного на резисторах R4, R5 та R7, на базу транзистора VT2 надходить відпорна напру­га, транзистор VT2 відкривається, а потім за допомогою подільника напруги, зібраного на резисторах Rll, R10, R8 та R6, відкриваються також транзистори VT3 та VT4, і струм збудження та напруга генератора знову зростатимуть.

Конденсатор СІ згладжує пульсації напруги генератора, відтинаючи пікові скач­ки напруги, які можуть спричинити спрацьовування регулятора в той час, коли се­реднє значення постійної напруги, виробленої генератором, ще цього не потребує.

Діод VD2 виконує в схемі захисну функцію транзисторів від струмів самоіндук­ції, а конденсатор С2 призначений для поліпшення форми імпульсу, що керує тран­зистором VT2.

Розглянемо принцип дії системи для запобігання надмірних напруг. Резистор R17 і стабілітрон VD4 забезпечують постійність потенціалу емітера транзистора VT5, а потенціал бази транзистора визначається подільником напруги, складеного з рези­сторів R13, R14 та R15. Елементи подільника напруги підібрані так, щоб за нормаль­них умов роботи транзистор VT5 залишався закритим. Якщо між затискачами / та 2 напруга досягає 35 В і більше, то потенціал бази транзистора VT5 завдяки присутно­сті подільника напруги стає негативним щодо потенціалу емітера, і транзистор VT5 відкривається. На колекторі транзистора VT5 у момент вмикання виникає позитив­ний стрибок напруги, який через резистор R18 потрапляє на електрод керування ти­ристора VD3. Керівний імпульс запалює тиристор, який має попередню напругу в на­прямку провідності, а позитивний затискач / та допоміжні 2 і З замикаються накоротко. При цьому напруга генератора спадає на декілька вольт, заряджання аку­мулятора припиняється й вмикається контрольна лампа. Контрольна лампа дістає позитивну напругу через затискач 1, з'єднує провід, тиристор VD3, запобіжник F1, затискач 2, з'єднувальний провід та запобіжник F2 і горить яскраво, оскільки повна напруга акумулятора надходить до контрольної лампи і через тиристор, провідність якого в даний момент велика.

Для погашення тиристора потрібно перервати струм, що протікає через нього, вимкнувши акумуляторну батарею, тобто вимкнувши вимикач S.

 

3.2. Інтегральні регулятори напруги.

Хоча безконтактні електронні комутатори досконаліші, ніж вібраційні чи контактно-вібраційні, проте вони металомісткі, не­довговічні, малонадійні та чутливі до зміни температури. Тому останнім часом вели­кого значення набули розробка та впровадження регуляторів напруги із застосуван­ням інтегральних схем. Це стало можливим завдяки значному розвитку мікроелектроніки з інтегральними схемами. Перші інтегральні регулятори почали випускати фірми «Лукас», «Сіменс», «Моторола». Інтегральна схема — це пристрій, створений одним технологічним циклом і складений з електрично з'єднаних між со­бою елементів, що виконують функції транзисторів, резисторів, конденсаторів, діо­дів, і вміщені у спільний корпус.

Інтегральні регулятори напруги мають у 14-24 рази менші габаритні розміри і ма­су, ніж регулятори РР362 та РР350, і в 1,6 раза вищу припустиму робочу температуру. Інтегральний регулятор напруги Я112 тривалий час працює на автомобілях ГАЗ, РАФ, ЛАЗ, ЗІЛ, ВАЗ, Я120, надійно працює на автомобілях КамАЗ, МАЗ від напруги 24 В.

Схема регулятора Я112 (рис. 1.24) — гібридно-інтегральна. В ній пасивні (рези­стори, конденсатори) та активні елементи (транзистори, діоди, стабілітрони) нероз­ривно з'єднані й виготовлені на керамічній підкладці. На схемі змонтовані безкор-пусні активні елементи.

Схема містить чутливий елемент VD1, проміжний підсилювач, створений на од­ному VT1, і вихідний каскад або ж складений транзистор VT2 та VT3, що послідов­но ввімкнений з обмоткою збудження генератора. Коло зворотного зв'язку (СІ та R4) прискорює перемикання транзисторів. Конструкція виконана у вигляді герметично закритого блоку з габаритними розмірами 58 х 38 х 10 мм, масою 60 г.

Працює схема так. При напрузі генератора, нижче регулювальної, транзистор VT1 закритий, оскільки база має нульовий потенціал. Транзистори VT2 та VT3 відкриті, ос­кільки струм керування протікає по колу: «+» акумулятора — вимикач запалювання S— опір R5 — діод VD2 — база-емітер транзистора VT2 — база-емітер транзистора VT3 — опір R7 — маса. Струм збудження генератора протікає по колу: «+» акумулятора — ви­микач запалювання S— обмотка збудження 03 — колектор-емітер VT3 — резистор R 7 — маса. Зі збільшенням частоти обертання ротора генератора збільшується його напруга.

Рис. 4. Схема інтегрального регулятора напруги.

При досягненні нею заданого рівня (14 В) стабілітрон VD1 пробивається і через ньо­го протікає струм, що створює на базі VT1 позитивний потенціал. Транзистор VT1 відкривається. Відкритий транзистор VT1 шунтує (замикає практично накоротко) вхідне коло складеного транзистора VT2 та VT3 і закриває його, перериваючи коло обмотки збудження. Струм збудження та напруга генератора знижуються, при цьому спадає і напруга на вхідному подільнику. Коли напруга на R2 стане нижчою за рівень стабілізації, стабілітрон VD1 закриється, що призведе до закриття транзистора VT1 і відкриття вихідного транзистора VT2-VT3. Цей процес повторюється, і середнє зна­чення напруги генератора підтримується при цьому на заданому рівні.

Як було зазначено вище, фірма «Лукас» була однією з перших щодо впроваджен­ня інтегральних регуляторів на автомобілях. Розглянемо будову та роботу одного з них типу 8TR (рис. 1.25). Тут резистори зроблені з рутенію, провідники — із паладі-єво-срібної маси, а два конденсатори і п'ять напівпровідників монтуються додатково. Уся конструкція розміщена в алюмінієвому корпусі, який добре проводить теплоту, а для забезпечення герметичності готова схема розміщується в силіконовий каучук.

Із вмиканням вимикача запалювання струм від акумуляторної батареї протікає в об­мотку збудження через контрольну лампу EL. При цьому транзистор VT2 відкритий, ос­кільки до бази VT2 через резистор R4 надходить позитивна попередня напруга. Відкритий транзистор пропускає струм на базу транзистора VT3, при цьому транзистор VT3 відкривається й обмотка збудження замикається через транзистор VT3 і резистор R7.

При визначеному значенні напруги генератора напруга, що потрапляє на стабілі­трон VD1 через подільник напруги, складений на резисторах R1 та R2, збігається з напругою пробивання стабілітрону VD. Стабілітрон відкривається і відбувається за­ряджання конденсатора С2 через резистор R1. До бази транзистора VT1 надходить позитивний потенціал, внаслідок чого транзистор відкривається і до бази транзисто­ра VT2 надходить негативний потенціал. При цьому транзистори VT2, а потім і VT3 закриваються, струм збудження зменшується, потенціал на затискачі 03 зростає і струм надходить до транзистора VT1 по колу зворотного зв'язку: резистор R5 і конденсатор С2. Внаслідок цьо­го струм бази транзистора VT1 збіль­шиться, і процес перемикання стане більш чітким. Конденсатор С2 по­ступово зарядиться, внаслідок чого струм зворотного зв'язку зменшить­ся. А коли сума струмів, які протіка­ють через стабілітрон VD1, і струм зворотного зв'язку вже недостатні для підтримання транзистора VT1 у відкритому стані, транзистор VT1 закривається, а транзистори VT2 й VT3 відкриваються. Потенціал на за­тискачі ОЗ зменшується, зникає і струм зворотного зв'язку. Зі збіль­шенням струму, що протікає через транзистор VT3, потенціал затискача 03 зменшується, тому в колі зворот­ного зв'язку з'являється струм зво­ротного напряму, тобто струм бази транзистора VT1 зменшується швид­ко і процес перемикання прискорюється.
Рис.   5.  Принципова  схема інтегрального регулятора напруги типу 8TR фірми «Лукас»

Конденсатор СІ, ввімкнений між колектором і базою транзистора VT1, призначе­ний для зниження рівня радіоперешкод, які виникають внаслідок високочастотних коливань. Цей конденсатор утворює зворотний негативний зв'язок між виходом і входом транзистора.

Розглянемо інтегральний регулятор напруги (РН) 17.3702 (рис. 1.26), який вста­новлюється на автомобілях ВАЗ 2108, 2109 та ін. Виготовлено його на п'ятьох транзисторах, і містить він елемент порівняння, ключовий підсилювач та вихідний каскад.

Елемент порівняння виготовлено на транзи­сторі VT1, перехід база-емітер якого увімкнено до діагоналі вимірю­вального моста. Одне плече моста утворюють резистори R5, R6 та R2, а друге — резистор R1 та стабілітрон VD1. Пороги вмикання й вимикання РН наладнують у заводських умовах (зміна ре­зистора R6).

Рис. 6. Схема регулятора напруги 17.3702

Вихідний каскад виготовлено на транзисторах VT3, VT4 і VT5. Для зменшення спаду напруги на вихідному каскаді транзистори VT4 і VT5 увімкнені паралельно і пов'язані з транзистором VT3 за схемою складеного транзистора. Навантаженням цього каскаду є обмотка збудження генератора, паралельно до якої увімкнено гасиль­ний діод VD2. Він забезпечує протікання струму через обмотку збудження після зак­риття вихідного каскаду і захист від пробивання транзисторів цього каскаду.

РН 17.3702 працює так. Коли напруга на затискачах генератора нижча за регульо­вану, транзистори VT3, VT4 і VT5 відкриті, оскільки є струм керування транзистора VT3 по колу: «+» акумулятора — затискач В — резистор R 7 — база-емітер транзисто­ра VT3 — маса. Струм керування транзистора VT5 протікає по колу: «+» акумулято­ра — затискач В — обмотка збудження -— затискач Ш — емітер-база транзистора VT5 — колектор-емітер відкритого транзистора VT3 — маса. Струм збудження, силу якого обмежують лише опір обмотки та спад напруги між емітером і колектором від­критого транзистора, протікає по колу: «+» акумулятора — затискач В — обмотка збудження — затискач Ш — емітерно-колекторний перехід транзистора VT5 — зати­скач М — маса автомобіля — «-» акумулятора.

Якщо напруга на затискачі «+» генератора, а отже, і на затискачі Б перевищить регулювальне значення, станеться пробивання стабілітрона VD1, після чого струм керування протікатиме по колу емітер-база транзистора VT1 — опори R6, R2 — ма­са. Коли транзистор VT1 відкритий, через його емітерно-колекторний перехід та опір R3 протікатиме струм керування на базу-емітер транзистора VT2. У свою чер­гу, відкриття транзистора VT2 зашунтує базу відкритого транзистора VT3 і закриє його. Струм через переходи база-емітер транзисторів VT4 та VT5 припиниться, і во­ни також закриються.

Після закриття транзисторів VT4 і VT5 струм в обмотці збудження починає змен­шуватися, протікаючи через діод VD2. Вихідна напруга генератора спадає до порогу вмикання РН. Вимірювальний міст розбалансовується в інший бік, тобто напруга на емітері транзистора VT1 стане меншою, ніж на його базі; він закриється, і весь про­цес повториться у зворотній послідовності.

Щоб поліпшити роботу РН, у ньому використані зворотні зв'язки. Позитивний зворотний зв'язок надходить з емітерів вихідних транзисторів до бази транзистора VT2 через резистор R9. Тому конденсатор С2, не даючи транзисторам працювати в лінійному режимі, зменшує їх час перемикання й знижує потужність, яка розсіюєть­ся на вихідних транзисторах.

Відємний зворотній зв'язок надходить з емітерів вихідних транзисторів до ба­зи транзистора VT1 через резистори R8 та R6. Резистори R2 та R8 утворюють поділь­ник, який визначає потрібну глибину зворотного зв'язку, що зменшує гі­стерезис каскаду порівняння (зближує пороги вмикання і вимикання регулятора), пі­двищуючи завдяки цьому частоту комутації. Це запобігає низькочастотним пульса­ціям у бортовій мережі автомобіля (блимання освітлювальних ламп).

Конденсатори СІ і СЗ призначені для підвищення завадозахищеності РН. Останнім часом промисловість випускає багато типів транзисторних регуляторів на­пруги, які призначені для заміни вібраційних та контактно-транзисторних, що пере­бувають в експлуатації. Так, регулятор напруги Я112АШ використовується для замі­ни реле-регуляторів РР380, РР362А і РР350Б.

 

3.4. Схеми підєднання інтегральних регуляторів до бортової мережі автомобіля.

Інтегральні регулятори напруги зазвичай вбудовуються в генератор.  На рис. 7 надані схеми регуляторів Я112А1, Я112В1, Я120М1. Вони виконані по гібридній технології на керамічній підложці з нанесенням на ній резисторів у вигляді тонкої плівки. Вихідний транзистор та демпферний діод монтуються на платі звичайним способом (пайкою). У такий же спосіб розміщується інтегральна мікросхема (стабілітрон та вхідний транзистор). Схемы регуляторів наведені на Рис. 7.

Рис7. Схеми інтегральних регуляторів напруги:

а-Я112А1; б - Я112В1; в - Я120М1

 

Базовим є регулятор напруги Я112А1. Регулятор Я112В1 має додатковий вихід «Б», до якого  напруга  під’єднується  через вимикач запалювання. При непрацюючому  двигуні на виході «Б» напруга відсутня, відсутній також струм у базовому  колі  транзистора VT2, він закритий і струм від акумуляторної батареї не проходить на обмотку збудження.

Регулятор Я120М1 також має додатковий вивід «Д», а також вивід «Р» для підключення перемикача посезон­ного регулювання.

 

3.5. Регулятори напруги з ШІМ.

Прикладом регулятора напруги з ШІМ є регулятор Я212А11Е. Ре­гулятор є аналогічним FL14U4C фірми Bosch. Він виготовлюється по гібридній тех­нології у металоскляному корпусі. Схема регулятора надана на  рис. 8.

Основу регулятора складає мікросхема, що виконана  на кристалі крем­нію. Схема має вхідний подільник А1, параметричний стабілізатор на­пруги А2, підсилювач-інтегратор A3, джерело опорної напруги А5, бістабільний триггер А6 та вихідний підсилювач А7. Поза мікросхемою в регуляторі розташований баластний резистор, параметричний стабілізатор, джерела живлення ІМС та обмежуючий резистор R2, а також вихідний транзистор VT1 і демпферний діод VD1.

Живлення ІМС стабілізується стабілізатором А1, а еталонний  опір створюється джерелом А5.

Регулятор працює у такий спосіб - напруга генератора через вхідний подільник А1 подаєтся на неінвертуючий вхід підсилювача-інтегра­тора A3, де порівнюється  з опорною  напругою. Якщо напруга генера­тора дорівнює номінальному рівню, то схема видає через бістабільный триг­ер А6 і вихідний підсилювач А7 сигнал на перемикання вихідного транзисто­ра з рівним часом находження його у відкритому та закритому станах. Чим більше відхилення напруги генератора від  номінального рівня в той чи інший бік, тим більш чи менш час зарядуозряду конденса­тора інтегратора. Напруга на конденсаторі фіксується бістабільним тригером А6, який змушує  через вихідний підсилювач А7, вихідний транзистор VT1 довший час  знаходитись у відкритому чи закритому станах. Через компаратор зворотного зв’язку  А4 на інвертуючий вхід A3 подається додаткова  напруга.  

Отже, регулятор здійснює комутацію в колі обмотки збудження з фіксованою частотою в межах 460 Гц - 2,5кГц (в залежності від настройки регулятора). Стабілізація напруги, рівно як і в тра­диційній схемі регулятора, відбувається  за рахунок зміни відносного часу увімкнення  обмотки збудження в коло живлення з відповідною зміною  середньої величини  струму в обмотці. Регулятор, окрім наведеного, керує лампою контролю працездатності генераторної установки. На даний час відомі вітчизняні фірми выпускають аналоги наведених вище ре­гуляторів. Наприклад, аналогом Я212А11Е є регулятор 36.3702, що виконаний в такому ж корпусі, регулятори 412.3702, 444.3702 – є аналогами Я120М1И; регулятори  41.3702, 44.3702, 4302.3702 - є аналогами Я112А1; регулятори  411.3702, 4322.3702 -  є аналогами Я112В1. 

 

3.6. Несправності, технічне обслуговування та регулювання регуляторів напруги

 Не можна допускати, щоб генераторна установка працювала з вимкненими бата­реєю та навантаженням. У цьому разі пульсація випрямної напруги генератора бу­де значною і впливатиме на його роботу: піки напруги спричинюватимуть «хибне» спрацьовування чутливого елемента схеми стабілітрона, а отже, й усієї схеми регу­лятора, хоча середнє значення випрямної напруги генератора ще й не досягатиме по­рога спрацьовування схеми. Це порушує чітку роботу регулятора, збільшує частоту перемикання регулювального транзистора, а отже, потужність розсіяння й перегрі­вання, внаслідок чого транзистор виходить із ладу.

У момент від'єднання споживачів від генератора перенапруга, яка виникає на ви­ході генератора, виводить із ладу напівпровідникові прилади регулятора напруги, ос­кільки напруга перевищує припустимі значення.

У регуляторах напруги з кремнієвими транзисторами з'єднання затискачів Ш та «+» замикає накоротко обмотку збудження, через неї струм не протікає, генератор не збуджується. Режим небезпечний тим, що призводить до відмови в роботі регулю­вального транзистора, оскільки його перехід емітер-колектор потрапляє під повну напругу акумуляторної батареї. Струм колектора та потужність, яка виділяється на транзисторі, набувають значень, більших за припустимі, і транзистор, перегріваю­чись, виходить із ладу.

У випадку короткого замикання затискачів Ш і «-» вихідний транзистор регуля­тора закорочується, напруга генератора не регулюється і може із збільшенням часто­ти обертання досягти небезпечного для ламп та інших споживачів значення. Цей ре­жим також небезпечний для напівпровідникових приладів регулятора напруги.

Найпоширеніша несправність — розрегулювання регулятора напруги в бік змен­шення регульованої напруги до значення, меншого за ЕРС батареї. Переконатися в цьому можна при короткочасному натисненні на пружину вібраційного регулятора на­пруги, внаслідок чого виникатиме зарядний струм і без замикання затискачів ВЗ та Ш. Цю несправність усувають регулюванням регулятора за методикою, описаною нижче.

У контактно-транзисторному реле-регуляторі може статися самочинне спрацьову­вання реле захисту, яке виявляють, знімаючи кришку реле-регулятора, й усувають, трохи збільшуючи натяг пружини реле захисту.

У реле-регуляторі також може статися внутрішнє обривання, яке можна виявити та усунути тільки в електроцеху за описаною далі методикою.

У вібраційних пристроях може виникнути значна ерозія контактів, яку усу­вають, зачистивши контакти надфілем чи абразивною пластинкою, протерши ганчіркою, змоченою бензином і продувши повітрям.


Видео YouTube


ĉ
Кино трейлеры & Игры,
9 черв. 2013 р., 07:39
Comments