Exploração de 4 circuitos reguladores do alternador de carro de estado sólido

Os 4 circuitos reguladores de corrente de tensão de carro simples explicados abaixo são criados como uma alternativa imediata a qualquer regulador padrão e, embora desenvolvido principalmente para um dínamo, funcionará igualmente eficazmente com um alternador.

Se o funcionamento de um regulador de tensão do alternador tradicional de um carro for analisado, achamos surpreendente que esses tipos de reguladores sejam tão confiáveis ​​quanto são.

Enquanto a maioria dos carros contemporâneos são fornecidos com reguladores de tensão de estado sólido para regular a tensão e a saída de corrente do alternador, você ainda pode encontrar incontáveis ​​carros anteriores instalados com tipo eletromecânico de reguladores de tensão que são potencialmente não confiáveis.

Como funciona o regulador eletromecânico de automóveis

O funcionamento padrão de um regulador de tensão do alternador eletromecânico do carro pode ser explicado abaixo:

Uma vez que o motor está no modo de marcha lenta, o dínamo começa a receber uma corrente de campo através da luz de advertência da ignição.

Nesta posição, a armadura do dínamo permanece desconectada da bateria, pois sua saída é menor em comparação com a tensão da bateria, e a bateria começa a descarregar através dela.

À medida que a velocidade do motor começa a aumentar, a tensão de saída do dínamo também começa a aumentar. Assim que ultrapassar a tensão da bateria, um relé é ligado, conectando a armadura do dínamo com a bateria.

Isso inicia o carregamento da bateria. No caso de a saída do dínamo aumentar ainda mais, um relé adicional é ativado em cerca de 14,5 volts, o que corta o enrolamento do campo do dínamo.

A corrente de campo decai enquanto a tensão de saída começa a cair até que este relé seja desativado. O relé neste ponto liga / desliga consistentemente repetidamente, sustentando a saída do dínamo em 14,5 V.

Esta ação protege a bateria de sobrecarga.

Há também um terceiro relé contendo o enrolamento da bobina em série com a saída do dínamo, por onde passa toda a corrente de saída do dínamo.

Uma vez que a corrente de saída segura do dínamo fica perigosamente alta, pode ser devido ao excesso de bateria descarregada, este enrolamento ativa o relé. Este relé agora destaca o enrolamento de campo do dínamo.

A função garante que apenas a teoria fundamental e o circuito específico do regulador de corrente de tensão do carro proposto podem ter especificações diferentes dependendo das dimensões específicas do carro.

1) Usando transistores de potência

No projeto indicado, o relé de desligamento é substituído por D5, que sofre polarização reversa assim que a saída do dínamo cai abaixo da tensão da bateria.

Como resultado, a bateria não consegue descarregar no dínamo. Se a ignição for iniciada, o enrolamento do campo do dínamo recebe corrente através da luz indicadora e T1.

O diodo D3 é incorporado para evitar que a corrente seja retirada da bobina de campo devido à resistência reduzida da armadura do alternador. Conforme a velocidade do motor aumenta, a saída do dínamo aumenta proporcionalmente e começa a fornecer sua própria corrente de campo por meio de D3 e T1.

À medida que a voltagem do lado do cátodo de D3 aumenta, a luz de aviso diminui gradualmente até desaparecer.

Quando a saída do dínamo atinge cerca de 13-14 V, a bateria começa a carregar novamente. O IC1 funciona como um comparador de voltagem que rastreia a voltagem de saída do dínamo.

À medida que a tensão de saída do dínamo aumenta, a tensão na entrada inversora do amplificador operacional é inicialmente maior do que na entrada não inversora, portanto, a saída IC é mantida baixa e T3 permanece desligado.

Assim que a tensão de saída for superior a 5,6 V, a tensão de entrada inversora é regulada e controlada neste nível por D4.

Quando a tensão de saída passa do potencial mais alto especificado (definido por meio de P1), a entrada não inversora de IC1 torna-se mais alta do que a entrada inversora, fazendo com que a saída IC1 mude para positiva. Isso ativa T3. que desliga T2 e T1, inibindo a corrente para o campo dínamo.

A corrente do campo dínamo agora diminui e a tensão de saída começa a cair até que o comparador volte novamente. R6 fornece várias centenas de milivolts de histerese, o que ajuda o circuito a funcionar como um regulador de comutação. T1 é alternado com mais força para LIGADO ou é cortado de forma que dissipa uma potência razoavelmente baixa.

A regulamentação atual é impactada por meio do T4. Uma vez que a corrente por meio de R9 é maior do que o nível mais alto selecionado, a queda de tensão em torno dela resulta em T4 para ligar. Isso aumenta o potencial na entrada não inversora de IC1 e isola a corrente de campo do dínamo.

O valor selecionado para R9 (0,033 Ohm / 20 W, composto de 10nos de resistores de 0,33 Ohm / 2 W em paralelo) é adequado para obter uma corrente de saída ideal tão alta quanto 20 A. Se forem desejadas correntes de saída maiores, o valor R9 pode ser reduzido apropriadamente.

A tensão e a corrente de saída do dispositivo devem ser fixadas configurando adequadamente P1 e P2 para atender aos padrões do regulador original. T1 e D5 devem ser instalados em dissipadores de calor e devem ser estritamente isolados do chassi.

2) Um regulador de corrente de tensão do alternador de carro mais simples

O diagrama a seguir mostra outra variante de um circuito controlador de tensão e corrente do alternador de carro de estado sólido usando um número mínimo de componentes.

Normalmente, enquanto a tensão da bateria está abaixo do nível de carga total, a saída do regulador IC CA 3085 permanece desligada, o que permite que o transistor Darlington esteja no modo de condução, o que mantém a bobina de campo energizada e o alternador operacional.

Uma vez que o IC CA3085 é montado como um comparador básico aqui, quando a bateria carrega até seu nível de carga total, pode ba 14,2 V, o potencial no pino # 6 do IC muda para 0 V, desligando a alimentação para a bobina de campo.

Devido a isso, a corrente do alternador diminui, inibindo qualquer nova carga da bateria. A bateria, portanto, pára de sobrecarregar.

Agora, conforme a tensão da bateria cai abaixo do limite CA3085 pin6, a saída torna-se alta mais uma vez, fazendo com que o transistor conduza e alimente a bobina de campo.

O alternador começa a abastecer a bateria, para que ela comece a carregar novamente.

Lista de Peças

3) Circuito regulador do alternador do carro transistorizado

Com referência ao diagrama do regulador de corrente de tensão do alternador de estado sólido aninhado abaixo, V4 é configurado como um transistor de passagem em série que regula a corrente para o campo do alternador. Este transistor junto com os dois diodos de 20 A são fixados em um dissipador de calor externo. É intrigante ver que a dissipação de V1 não é realmente muito alta, mesmo durante a corrente de campo máxima, apenas dentro de 3 amperes.

No entanto, em vez da faixa intermediária na qual a queda de tensão no campo é correspondente à do transistor V1, causando uma dissipação mais alta de não mais do que 10 watts.

O diodo D1 fornece proteção para o transistor de passagem V4 dos picos indutivos gerados dentro da bobina de campo sempre que a chave de ignição é desligada. O diodo D2, que transfere toda a corrente de campo, fornece tensão de trabalho extra para o transistor V2 do driver e garante que o transistor de passagem V4 possa ser desligado em altas temperaturas de fundo.

O transistor V3 funciona como um driver para o V4 e uma oscilação de corrente base de 3 ma a 5 ma sobre este transistor permite o chaveamento de V4 de 'on' para 'off' total.

O resistor R8 oferece uma rota para a corrente durante temperaturas excessivas. O capacitor C1 é essencial para proteção contra oscilação do regulador por causa do loop de alto ganho que é criado ao redor do sistema. Um capacitor de tântalo é recomendado aqui para maior precisão.

O elemento primário do circuito de detecção de controle está contido no amplificador diferencial balanceado que consiste nos transistores V1 e V2. Uma preocupação especial foi dada ao layout deste regulador do alternador para garantir que não houvesse problemas de variação de temperatura. Para conseguir isso, a maioria dos resistores vinculados deve ser do tipo com fio.

O potenciômetro de controle de tensão R2 merece consideração específica, pois nunca deve se afastar de suas configurações devido a vibrações ou condições extremas de temperatura. O potenciômetro de 20 ohms empregado neste projeto funcionou idealmente bem para este programa, entretanto quase todos os bons potenciômetros Wirewound no estilo giratório podem estar bem. As variedades de trimpot retilíneas devem ser evitadas neste projeto de regulador de corrente de tensão do alternador do carro.

4) Circuito do carregador do regulador de corrente de tensão do alternador do carro IC 741

Este circuito oferece gerenciamento de estado sólido de carregamento da bateria. O enrolamento de campo do alternador é inicialmente estimulado através da lâmpada de ignição como no método tradicional.

A corrente que se move através do terminal WL viaja via Q1 para o terminal F e, finalmente, na bobina de campo. Assim que o motor é ligado, a corrente do dínamo do carro passa de D2 a Q1. A lâmpada avisadora da ignição apaga-se porque a tensão do terminal WL excede a da bateria. A corrente também se move através do D5 em direção à bateria.

Nesse ponto, o IC1, que funciona como um comparador, detecta a tensão da bateria. Quando esta tensão na entrada não inversora torna-se maior do que a entrada inversora (presa em 4,6 volts via zener D4), faz com que a saída do amplificador operacional fique alta.

Subseqüentemente, a corrente passa por D3 e R2 em direção à base Q2 e a liga instantaneamente. Esta ação como resultado aterra a base Q1 desligando-a e removendo a corrente aplicada no enrolamento de campo. A saída do alternador agora cai, fazendo com que a tensão da bateria também caia correspondentemente.

Este procedimento garante que a voltagem da bateria seja sempre mantida constante e nunca possa ser sobrecarregada. O tensão de carga total da bateria pode ser ajustado através de RV1 para aproximadamente 13,5 volts.

No decorrer condições de clima frio ao ligar o carro, a voltagem da bateria pode cair significativamente. Assim que o motor acende, a resistência interna da bateria também fica bastante baixa, forçando-a a puxar muita corrente do alternador e levando a uma possível deterioração do alternador. Para restringir este alto consumo de corrente, o resistor R4 é introduzido no terminal de alimentação primário do alternador.

A resistência R4 é selecionada certificando-se de que na corrente mais alta possível (normalmente 20 amperes) 0,6 volts é gerado nela, o que faz com que Q3 seja LIGADO. No momento em que Q3 ativa a corrente se move através da linha de energia através de R2 em direção à base Q2, ligando-a, que então desliga Q1 e corta o fluxo de corrente para o enrolamento de campo. Devido a isso, o dínamo ou a saída do alternador agora cai.

Nenhuma modificação precisa ser feita na fiação original do alternador do carro. O circuito pode ser encerrado em uma caixa reguladora antiga, Q1, Q2 e D5 devem ser conectados a um dissipador de calor dimensionado de forma adequada.