РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ ГЕНЕРАТОРА
Полезная модель относится к области электротехники, а именно к устройствам, работающим в комплекте с генератором тока, и предназначенным для поддержания постоянства напряжения в сети электропитания автомобилей, тракторов и других автономных объектов.
Известны устройства для регулирования напряжения генератора, содержащие транзисторный измерительный орган, промежуточный транзистор, силовой транзисторный ключ, цепь обратной связи из последовательно соединенных резистора и конденсатора, управляющие выводы, предназначенные для подключения датчика температуры электролита аккумуляторной батареи 1,2.
Наиболее близким техническим рещением, выбранным в качестве прототипа, является регулятор напряжения 2, содержащий силовой транзисторный ключ, включенный между первым выводом питания и выходным выводом устройства, связанным со вторым выводом питания через обратно включенный первый диод, промежуточный транзистор, подключенный коллектор- эмиттерным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - к первому выводу питания, коллектором через первый резистор связанный со вторым выводом питания, входной транзистор с проводимостью, обратной проводимости промежуточного транзистора, подключенный эмиттером через опорный элемент ко второму выводу питания, базой- к точке соединения второго резистора и третьего резистора, подключенного другим выводом к первому выводу питания, конденсатор, подключенный одним выводом через четвертый резистор к коллектору входного транзистора, другим выводом - к выходному выводу устройства, пятый резистор, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим выводом связанный с коллектором входного транзистора, первый и второй управляющие выводы устройства, шестой и седьмой резисторы, причем шестой резистор подключен между вторым выводом питания и точкой соединения первого управляющего вывода устройства с другим выводом второго резистора, а седьмой резистор подключен между эмиттером входного транзистора и вторым управляющим выводом устройства.
Известный регулятор напряжения имеет недостаток, состоящий в следующем.
При его использовании в комплекте с генераторами, имеющими кроме силового выпрямителя еще и дополнительный выпрямитель (в виде тройки диодов), предназначенный для питания измерительных и силовых цепей регулятора, ошибка регулирования по току нагрузки достигает достаточно больших (0,25-0,4) В значений. Это обусловлено тем, что в рассматриваемом случае использования регулятора напряжения применен прием косвенного измерения уровня регулирования напряжения.
Данное обстоятельство существенно сужает область применения регулятора напряжения.
Указанный технический результат достигается тем, что в регуляторе напряжения, содержащем силовой транзисторный ключ, включенный между первым выводом питания и выходным выводом устройства, связанным со вторым выводом питания через обратно включенный первый диод, промежуточный транзистор, подключенный коллектор- эмиттерным переходом параллельно управляющему входу силового транзисторного ключа, эмиттером - к первому выводу питания, коллектором через первый резистор связанный со вторым выводом питания, входной транзистор с проводимостью обратной проводимости промежуточного транзистора, подключенный эмиттером через опорный элемент ко второму выводу питания, базой- к точке соединения второго резистора и третьего резистора, подключенного другим выводом к первому выводу питания, конденсатор, подключенный одним выводом через четвертый резистор к коллектору входного транзистора, другим выводом - к выходному выводу устройства, пятый резистор, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора, другим выводом связанный с коллектором входного транзистора, первый и второй управляющие выводы устройства, щестой резистор, подключенный одним выводом к точке соединения первого управляющего вывода и другого вывода второго резистора, седьмой резистор, подключенный между эмиттером входного транзистора и вторым управляющем выводом устройства, связь первого диода со вторым выводом питания выполнена в виде восьмого резистора, причем точка соединения восьмого резистора с первым диодом подключена к свободному выводу шестого резистора.
На фиг.1 представлена схема регулятора напряжения.
В состав регулятора напряжения входят следующие элементы. Силовой транзисторный ключ 1, включенный между первым выводом 2 питания и выходным выводом 3 устройства, связанным со вторым выводом 4 питания через обратно включенный первый диод 5 и восьмой резистор 6. Промежуточный транзистор 7, подключенный коллектор- эмиттерным переходом параллельно
управляющему входу силового транзисторного ключа 1, эмиттером - к первому выводу 2 питания, коллектором через первый резистор 8 ко второму выводу 4 питания. Входной транзистор 9 с проводимостью, обратной проводимости промежуточного транзистора 7, подключенный эмиттером через опорный элеменг 10 ко второму выводу 4 питания, базой- к точке соединения второго резистора 11 и третьего резистора 12, подключенного другим выводом к первому выводу 2 питания. Конденсатор 13 цепи гибкой обратной связи, подключенный одним выводом через четвертый резистор 14 к коллектору входного транзистора 9, другим выводом - к выходному выводу 3 устройства. Пятый резистор 15, подключенный одним выводом к базе промежуточного транзистора 7, другим выводом к коллектору входного транзистора 9. Первый 16 и второй 17 чправляющие выводы устройства, шестой 18 и седьмой 19 резисторы. Шестой резистор 18 подключен между точкой соединения первого диода 5 и восьмого резистора 6 и точкой соединения первого управляющего вывода 16 устройства и второго резистора 11. Седьмой резистор 19 подключен между эмиттером входного транзистора 9 и вторым управляющим выводом 17 устройства.
Устройство работает следующим образом.
Для обеспечения возможности выполнения предписанных функций к управляющим выводам 16, 17 устройства подключают внещний датчик температуры, например терморезистор с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.
При остановленном генераторе напряжение между выводами 2, 4 питания меньше номинального уровня, в результате чего коллекторный ток входного транзистора 9 мал и недостаточен для открывания промежуточного транзистора 7. При этом силовой транзисторный ключ 1 открыт и в цепи обмотки возбуждения генератора протекает ток, ограничиваемый ее активным сопротивлением.
сколько превышающем номинальный уровень, коллекторный ток входного транзистора 9 резко возрастает, промежуточный транзистор 7 открывается, а силовой транзисторный ключ 1 закрывается. Ток в цепи обмотки возбуждения генератора, замыкаясь через первый диод 5, уменьшается, что вызывает уменьшение напряжения между выводами 2, 4 питания регулятора.
При достижении напряжением питания значения несколько меньшего номинального уровня, коллекторный ток входного транзистора 9 резко уменьшается, промежуточный транзистор 7 закрывается, а силовой транзисторный ключ 1 открывается. Напряжение между выводами 2, 4 питания вновь возрастает и далее процесс регулирования протекает аналогично вышеописанному, в результате чего выходное напряжение генератора, а соответственно и напряжение в бортсети поддерживается на номинальном уровне.
При переключениях силового транзисторного ключа 1 из открытого состояния в закрытое и наоборот форсирование и устойчивость процесса переключений обеспечивается цепью гибкой положительной обратной связи из последовательно соединенных конденсатора 13 и четвертого резистора 14.
Управление значением номинального уровня регулируемого напряжения бортсети в зависимости от температуры электролита аккумуляторной батареи осушествляется за счет изменения сопротивления внешнего датчика температуры, устанавливаемого, например, в аккумуляторную батарею, расположенную снаружи автомобиля.
При использовании датчика температуры с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления увеличение температуры электролита аккумуляторной батареи вызывает уменьшение сопротивления цепи, включенной между точкой соединения второго резистора 11с шестым резистором 18 и эмиттором входного транзистора 9 и содержащей последовательно включенные датчик температуры электролита и ограничительный резистор 19. Благодаря этому потенциал базы входного транзистора 9 становится более отрицательным по отношению к его эмиттеру и в результате входной транзистор 9
открывается при меньших значениях регулируемого напряжения. При этом увеличивается относительное время закрытого состояния силового транзисторного ключа 1, а номинальный уровень регулируемого напряжения понижается.
При уменьшении температуры электролита аккумуляторной батареи сопротивление датчика температуры повышается, в результате чего увеличивается относительное время открытого состояния силового транзисторного ключа 1, а номинальный уровень регулируемого напряжения повышается.
Требуемая линейность зависимости значений номинального уровня регулируемого напряжения от температуры электролита аккумуляторной батареи обеспечивается соотношениями между значениями сопротивлений второго 11, шестого 18 и седьмого 19 резисторов.
В процессе переключений силового транзисторного ключа 1 при увеличении тока нагрузки генератора возрастает амплитуда импульсов тока экспоненциальной формы, протекающего в цепи первого диода 5. Указанные импульсы тока вызывают увеличение падения напряжения на восьмом резисторе 6, оказывающее запирающее действие на входной транзистор 9. Вследствие этого увеличивается относительное время открытого состояния силового транзисторного ключа 1 и соответственно повышается напряжение на статорных обмотках генератора. В результате происходит компенсация увеличения падения напряжения на диодах силового выпрямителя генератора, вызванного  величением тока нагрузки, и выходное напряжение генераторной установки остается практически неизменным.
Таким образом, выполнение связи первого диода со вторым выводом питания в виде восьмого резистора, а также подключение точки соединения восьмого резистора и первого диода к свободному выводу второго резистора выгодно отличает заявляемое устройство от прототипа, так как позволяет сушественно улучшить нагрузочную характеристику генераторной установки.
Лабораторные и эксплуатационные испытания, проведенные АОЗТ «Мега-К совместно с КЭП АМО ЗИЛ, показали конкурентоспособность заявляемого регулятора напряжения, обеспечивающего высокую точность поддержания напряжения в бортсети.
Источники информации: 1.Патент № 2.Заявка № 1246993, Великобритания, кл. Н 02 Р 9/14, 1968г. 97102899/20 (003167), Россия, кл. 6 Н 02 Р 9/30, 1997г.