Термокомпенсированный регулятор напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Регуляторы тока, напряжения, мощности

 Комментарии к статье

Один из важных элементов электрооборудования автомобиля - аккумуляторная батарея (далее аккумулятор). В отличие от остального электрооборудования аккумулятор имеет ограниченный срок службы, и поэтому (учитывая его немалую стоимость) увеличение его ресурса до максимального значения является для автолюбителей актуальной задачей.

Поскольку аккумулятор почти все время установлен на автомобиле, то для решения этой задачи необходимо поддерживать оптимальное зарядное напряжение, формируемое штатным регулятором напряжения (далее регулятор), входящим в электрооборудование автомобиля. Недостаток традиционных регуляторов поддержание ими фиксированного напряжения (обычно 14,1±0,2 В), хотя известно ([1]), что это напряжение должно изменяться в соответствии с выражением: Uт=U0(1+КэТ), где Uт - напряжение, которое необходимо приложить к клеммам аккумулятора для обеспечения оптимального тока заряда, при температуре электролита Т °С; U0=14,56 В - напряжение, которое необходимо приложить к клеммам аккумулятора для обеспечения оптимального тока заряда, при температуре электролита 0 °С; Кэ= -1,65х10-3 1/°С - температурный коэффициент сопротивления электролита; Т - температура электролита, °С.

Из этого выражения следует, что оптимальное напряжение, формируемое регулятором при изменении температуры электролита от -10 до +40 °С должно изменяться от 14,8 до 13,6 В соответственно. Поскольку отклонение напряжения сети автомобиля от оптимального на 0,4 В снижает срок службы аккумулятора на 25 %, т.е. приблизительно на 1 год (по другим источникам [2] отклонение зарядного напряжения на 10... 12 % от оптимального снижает срок службы аккумулятора в 2... 2,5 раза), необходимость температурной коррекции работы регулятора бесспорна. С этой целью был разработан регулятор, имеющий функцию ции поддерживаемого в электросети автомобиля напряжения. От ранее опубликованных регуляторов напряжения, содержащих аналогичную функцию [2], предлагаемый отличается простотой схемы, унифицированностью (устанавливают вместо штатного регулятора) и отсутствием всяких регулировок, поскольку подбор элементов схемы определяется расчетным путем.

Схема регулятора (см. рисунок) каких-либо особенностей не имеет. К диагонали измерительного моста подключают компаратор напряжения. В одно из плеч измерительного моста включен источник образцового напряжения, а в другое - термодатчик, имеющий тепловой контакт с электролитом. С выхода компаратора сигнал, через открытый эмиттер, поступает на мощный выходной ключ, коммутирующий ток через обмотку возбуждения генератора.

Элементы измерительного моста - R1, R2, Rд, R3, VD1. Резистор R3 и стабилитрон VD1 образуют источник опорного напряжения. Резистор R4 обеспечивает обратную связь для получения эффекта электрического гистерезиса в работе компаратора DA1. Конденсатор С1 предназначен для подавления помех, наводимых на проводе, ведущему к термодатчику Rд. Компаратор DA1 в зависимости от сигнала, поступающего на его прямой вход, управляет работой транзистора VT1. Резисторы R5, R6 ограничивают выходной ток открытого эмиттера компаратора, а также обеспечивают смещение на базу транзистора VT1, необходимое для его надежного открывания-закрывания. Транзистор VT1 коммутирует ток через обмотку возбуждения. Диоды VD2, VD3 защищают транзистор VT1 от выбросов напряжения самоиндукции, возникающих на обмотке возбуждения в момент его запирания.

Напряжение с клемм аккумулятора поступает на делитель напряжения R1, R2, Rд. Сигнал, снимаемый с термодатчика Rд и изменяющийся пропорционально его сопротивлению, поступает на прямой вход компаратора DA1 и сравнивается с опорным напряжением, формируемым стабилитроном VD1 и поступающим на инверсный вход компаратора. Если сигнал на прямом входе меньше опорного напряжения, компаратор DA1 выдает сигнал на транзистор VT1, который открывается и включает в работу обмотку возбуждения генератора. При превышении сигналом на прямом входе компаратора опорного напряжения происходит запирание транзистора VT1 и отключение обмотки возбуждения генератора. Благодаря обратной связи через резистор R4, разница между уровнями сигнала на прямом входе компаратора, при которых он выдает сигнал на включение и запирание транзистора VT1, составляет приблизительно 0,05 В.

Наладка устройства сводится к расчету и подбору значений элементов измерительного моста. Для этого необходим термометр с ценой деления 0,1 °С и комбинированный измерительный прибор, способный измерять напряжение с точностью до 10 мВ и сопротивление с точностью до 1 Ом.

Пример.

1. Измеряют сопротивление термодатчика при известной температуре, например, при Т=21 °С Rд=1883 Ом.

2. По формуле Rт=R0(1+КмT), где Rт, R0 - сопротивление медного проводника при температуре Т °С и 0 °С соответственно; Км=4,26х10-3 1/°С - температурный коэффициент сопротивления меди; Т - температура термодатчика (электролита), °С, находят R0=1728 Ом.

3. Используя полученное значение R0, по этой же формуле вычисляют значения Rт для температуры -10 и +40 °С; R-10=1655 Ом; R+40=2023 Ом.

4. Подключив источник питания напряжением +14 В к выводу "Б", измеряют опорное напряжение Uоп= 8,84 В.

5. Последовательно для температуры -10 и +40 °С находят суммарное сопротивление резисторов R1, R2 (R1+R2)т=(UтRт/Uоп) - Rт,

где Uт - напряжение, которое необходимо приложить к клеммам аккумулятора для обеспечения оптимального тока заряда, при температуре электролита Т °С (U-10=14,8 В; U+40=13,6 В) (R1+R2)-10=1116 Ом; (R1+R2)+40=1089 Ом.

6. Среднее значение этих двух величин: (R1+R2)ср=1102,5 Ом.

7. Учитывая, что R2~2R1, по номинальному ряду сопротивлений выбирают ближайшие значения сопротивлений указанных резисторов R1=360 Ом, R2=750 Ом.

При таком расчете относительная погрешность подбора сопротивлений резисторов R1, R2 не превышает 1 %.

Регулятор размещают в корпусе штатного, вышедшего из строя регулятора типа "шоколадка", например Я112-В. Для этого вскрывают приклеенную крышку, удаляют старую "начинку" и очищают металлическое основание. Транзистор VT1 плотно прижимают к металлическому основанию, предварительно подложив смазанную с обеих сторон смазкой ЛИТОЛ-24 слюдяную прокладку и припаивают крепежную пластину коллектора к внутренней части контактной площадки "Ш", а вывод эмиттера - к основанию корпуса. Компаратор DA1, конденсатор и резисторы располагают на отдельной монтажной плате.

Используя основание корпуса и штатные контактные площадки "Ш", "Б", "В", навесным монтажом крепят остальные элементы и внутрисхемные соединения. Для подключения термодатчика используют свободную контактную площадку (на схеме обозначается символом "А"), находящуюся на одной диагонали с контактной площадкой "В". Сам термодатчик обжимают медной пластиной, к которой припаивают один из его выводов, и заливают эпоксидной смолой. Второй вывод обмотки соединяют отдельным проводом с контактной площадкой "А". Поскольку эта цепь слаботочная, особых требований к проводу не предъявляют. Медную пластину выбирают такого размера, чтобы в ней просверлить крепежное отверстие для установки под крепежный винт "хомута" минусовой клеммы аккумулятора.

Саму клемму с отходящей от нее частью "минусовой" шины термоизолируют от окружающей среды. Учитывая относительно высокую теплопроводность свинцовых пластин аккумулятора, при таком способе крепления термодатчика получают минимальную разницу температур между электролитом и датчиком. Все элементы регулятора покрывают лаком, приклеивают крышку и устанавливают его на штатное место.

В регуляторе применяют следующие резисторы: R5 - типа МЛТ-0,25; остальные типа МЛТ-0,125, конденсатор С1 типа КМ

5. В качестве стабилитрона VD1 можно применить любой стабилитрон с напряжением стабилизации от 6 до 9 В, но учитывая, что регулятор устанавливают на корпус генератора, изменяющего при работе двигателя свою температуру в широком диапазоне, стабилитрон выбирают с возможно меньшим температурным коэффициентом изменения напряжения, например КС191Ф, Д818Е. Желательно определить его термостабильную точку по методике, изложенной в [3]. В качестве компаратора DA1 можно применить компаратор типа К554СА3, но следует учитывать, что эта микросхема имеет другую нумерацию выводов и несколько большие габаритные размеры, чем указанная на схеме. В качестве выходного ключа можно применить транзистор КТ829Б, но в любом случае коэффициент передачи тока транзистора VT1 должен быть не меньше 50. В качестве диодов VD2, VD3 можно использовать КД209А, а в качестве термодатчика обмотку сопротивлением 1...2 кОм малогабаритного реле, например, РЭС-60, выполненную медным проводом.

Литература:

1. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя / Под ред. В.П.Боровского - К.:Технiка, 1987.
2. Ломанович В. Термокомпенсированный регулятор напряжения // Радио.-1985.- №5.- С.24-27.
3. Иноземцев В. Определение термостабильной точки стабилитронов // Радио.- 1983.-№8.- С.31.

Автор: В.Г. Петик

Смотрите другие статьи раздела Регуляторы тока, напряжения, мощности.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива RFID-метка 4х4 мм со встроенной антенной 09.05.2016 Новая микросхема NFC-транспондера является одной из самых маленьких в мире RFID-меток, имеющих встроенную антенну. RF37S114 представляет собой полноценный транспондер 13.56MHz совместимый со стандартами NFC Tag Type 5 ISO/IEC 15693 и ISO/IEC 18000-3 (Mode 1). На чипе размером лишь 4х4 мм размещается рамочная антенна, которая, несмотря на свои миниатюрные размеры, позволяет считывать данные на дистанции не менее 5 мм. Чип может использоваться для идентификации продукции, управления цепочками поставок, при учете материальных ресурсов и в других приложениях. В зависимости от типа ридера и его антенны за одну секунду можно считываться до 50 меток RF37S114. Особенностью RF37S114 является отсутствие выводов для пайки - работа идет через антенну, размещенную непосредственно на корпусе чипа. Микросхема имеет уникальный 64-битный неизменяемый идентификатор и 256 бит перезаписываемой пользователем памяти. Доступ к встроенной пользовательской памяти осуществляется с помощью ридера на частоте 13.56 МГц. Память организована в виде 8 блоков по 32 бит. Для каждого пользовательского блока имеется отдельный бит защиты, при установке которого дальнейшая перезапись данных становится невозможной. В качестве ридера можно использовать микросхемы серии TRF797x (Статья по RFID-решениям TI). При использовании микросхемы ридера TRF7970A и антенны из 5 витков провода с внешним размером 20х20 мм дальность чтения метки составила 1,6 см. Гарантированный срок хранения данных 10 лет, число циклов перезаписи не менее 100 тысяч. Рабочий температурный диапазон микросхемы -20...+ 70 °C, размер корпуса 4 mm х 4 mm х 0.66 mm +-0,1 мм.

Другие интересные новости:

▪ Скоростная флэш-память Samsung eUFS 3.1 512 ГБ

▪ 1 миллион нейронов в чипе IBM

▪ Лавина из мячиков

▪ NCP694 - 1 амперный LDO-регулятор от ONSemi

▪ Микросхемы Toshiba серии TC3567х, поддерживающие Bluetooth 4.1 LE

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Предварительные усилители. Подборка статей

▪ статья Вера горами движет. Крылатое выражение

▪ статья Как называется статуя на площади Пикадилли в Лондоне? Подробный ответ

▪ статья Боярышник однопестичный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Игра Переправа. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Цифровое управление выходным напряжением для L200. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026