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无线电电子与电气工程百科全书 汽车电压调节器 59.3702-01 的改进。 无线电电子电气工程百科全书
当汽车发电机的负载电流和发动机工作模式发生变化时，所提出的对调节器的改进提高了汽车发电机输出电压的稳定性。 现代汽车拥有复杂、多功能的电气设备，其可靠运行保证了车辆的功能和运行的安全。 电气设备的可靠性很大程度上取决于车载网络电压的稳定性。 确保该电压的稳定性是一项艰巨的任务，特别是在瞬态条件下，当发电机速度及其负载电流急剧变化时。 发电机与保持恒定的电压调节器一起构成自动控制系统。 在某些条件下，这样的系统可能会失去稳定性，表现为发电机的输出电压和电池的充电电流急剧波动。 因此，保证控制系统在所有工况下的稳定性非常重要。 当今使用最广泛的是以继电器自振荡模式运行的电子调节器。 当发电机的输出电压超过给定的上限阈值时，这种调节器将其励磁绕组与车载网络断开。 绕组中的电流开始减少，这导致产生的电压下降。 一旦它低于下阈值，励磁绕组就会重新连接到车载网络，其中的电流以及发电机的输出电压都会增加。 因此，发电机电压始终波动，但其平均值保持稳定。 具有“强制”PWM 的稳压器更为先进。 由于励磁绕组的开关频率增加，稳定状态下的发电机电压实际上没有变化，尽管在瞬态模式下仍然可能发生振荡。 此类调节器（其中之一在 E. Tyshkevich 的文章“SHI 电压调节器”中进行了描述。 - Radio，1984 年，第 6 期，第 27、28 页）并未得到广泛使用，可能是因为它们的参数比传统的自激振荡好不了多少。 虽然它们是批量生产的，但在商店里却很难找到。 卖家要么对此类监管机构一无所知，要么声称不需要它们。 当驾驶汽车时，低发动机转速下发电机的负载能力等参数起着重要作用。 它确定电池充电时的最低发动机转速。 在转速低且负载电流高的情况下，电子电压调节器通常会失去稳定性。 这一功能对于驾车者来说是众所周知的，他们中的一些人用过时的接触式振动调节器取代了电子调节器，在这方面，接触式振动调节器更可靠。 但随着稳定性的提高，它们也面临着此类稳压器固有的缺点。 许多驾驶者用另一种容量更大的电池替换标准电池，因为他们认为这可以提高电子调节器的稳定性。 不幸的是，汽车修理店无法消除发电机输出电压的波动。 与此同时，他们的员工声称没有故障，因为电池仍在充电，尽管充电电流和发电机电压都有波动。 考虑到以上所有因素，作者尝试提高标准电子稳压器59.3702-01的稳定性。 在图中。 图1显示了第一次修改后的电路，归结为安装了电阻器R8和电容器C2的附加电路，图中以颜色突出显示。 进口S1M二极管可用国产KD202或KD209系列二极管代替。
调节器的工作原理保持不变。 随着施加到调节器输出“15”的板载网络中的电压增加，晶体管 VT1 的基极电位相对于其发射极变得更加负，并且在该电压的某个值（由跳线设置） S1-S3)，晶体管打开。 结果，晶体管VT2和VT3闭合，断开连接在调节器的端子“67”和公共线之间的发电机励磁绕组的供电电路。 但具有较大电感的绕组中的电流无法立即停止。 它继续流经开路的二极管VD2，并逐渐减少。 随着励磁电流的增加，发电机向车载网络提供的电压也会降低。 一段时间后，晶体管VT1截止，VT2、VT3截止，导致发电机励磁绕组中电流增大，电压升高。 周期性地重复所述过程，并且发电机电压的平均值保持不变。 电路R7C3加速晶体管VT1-VT3的开关过程。 当关闭大负载或提高发动机转速等导致车载网络电压升高时，新安装的电容器C2被充电，充电电流的一部分流过晶体管的基极电路VT1与电压上升速率成正比。 结果，VT1 开启，晶体管 VT2 和 VT3 比没有电容器时更早关闭。 励磁绕组中的电流减少也开始得更早，这显着减缓或完全消除了由外部因素引起的电压增加。 电压快速下降时也会发生类似的过程。 由此产生的振动得到阻尼，其范围也显着减小。 当电压变化缓慢时，通过电容器C2的电流很小，并且对稳定状态下调节器的操作以及平均电压值的稳定精度几乎没有影响。 要检查稳压系统的稳定性，您可以在发动机和发电机运行时打开和关闭大功率消耗设备，例如前灯，并用电流表监测电池电流。 在这种情况下，电流表指针在与稳态位置的初始最大偏差之后（这与发电机的惯性有关，即使使用理想的调节器也是不可避免的），应该返回到旧的状态或达到新的稳定状态-单调地状态位置，没有任何振荡。 通过选择电容器C2的电容值和与其串联的电阻器R8的阻值，可以将系统的动态特性调节在一定范围内。 瞬态过程的最短持续时间通常通过电容器C2的电容稍大于振荡发生时的电容来实现。 容量的进一步增加导致系统对外部条件变化的响应显着放缓。 应该注意的是，对于具有所描述的修改的调节器来说，其最初连接到车载网络的时刻是非常危险的。 此时电容器C2已完全放电。 它的充电电流很可能达到晶体管的危险值并使其失效。 因此，不应大幅减小电阻器 R8 的值或完全消除它。 虽然在笔者的实践中，修改后的调节器并没有出现上述原因引起的故障，但建议采取措施限制流经晶体管VT1基极的电流，例如在晶体管VT6的基极上增加一个电阻。基极与电阻R8-R1、电容C1和稳压二极管VD2的连接点开路。 其值应选择为最大值，这样不会明显恶化没有电容器 CXNUMX 的稳压器的运行。 众所周知，为了增加电池的使用寿命，车载网络中的电压必须随着温度的降低而升高。 因此，在实际应用中，会进行季节性电压调整。 在调节器59.3702-01中，跳线S1-S3，闭合电阻器R1-R3，发电机的平均电压可以在13,8 ... 14,6 V范围内变化。当移除跳线时，它会降低。 电阻R1-R3可以用一个微调器代替，这样您就可以平滑地调节发电机电压。 修改后，HL1 和 HL2 LED 的用途没有改变。 它们允许您评估控制系统的性能。 当点火开关打开且发动机未运转时，只有 HL2 LED 应该亮，表明电压已施加到发电机励磁绕组上。 当发动机不运转时HL1 LED 亮起时，表示调节器有故障。 当发动机运转时，两个 LED 都会亮起。 降低其转速或增加车载网络的负载会导致LED HL2的亮度增加，而HL1的亮度降低。 随着转速增加或负载减少，亮度向相反方向变化。 在所描述的修改之前和之后，调节器在一辆使用旧电池的旧车上进行了测试。 人们注意到，在这辆车上，由于触点氧化，电线的电阻明显增加，电池的内阻也增加。 这两个因素都会导致电压调节系统的稳定性下降。 对于未完成的调节器 59.3702-01，电流表指针（包括连接电池正极端子和汽车车载网络的电线断裂处）通常会以 5.10 A 的幅度波动。启动发动机后，电流表指针会立即波动。摆动经常超过10A，头灯开始闪烁。 长时间高速行驶时，摆幅有时会小于5A，但这种情况很少发生。 经过上述调节器改造后，电流表指针的摆动幅度从未超过0,5.1A。发动机启动后，打开的大灯不再闪烁。 当长时间高速行驶时，指针振动的幅度通常会减小很多，以至于很难被注意到。 进一步细化，控制器中去掉了电阻R7和电容C3，在晶体管VT2的基极和晶体管VT1集电极与电容C1和电阻R9的连接点之间插入一个节点，其电路为如图所示2. 在如图所示的图中。 1、断路处用叉号表示。 图中元素编号2 继续图 1 中开始的事情。 XNUMX.
该调节器包含基于逻辑元件DD1.1和DD1.3的指数脉冲发生器和基于元件DD1.2的阈值装置以及基于晶体管VT4的脉冲放大器。 DD1芯片由集成稳压器DA5提供的1V电压供电。 修改后，晶体管VT1作为失配信号的放大器。 其负载电阻器 R9 两端的电压线性取决于板载网络中的电流值和标称电压值之间的差值。 该电压通过电阻器 R13 和 R14 与发生器脉冲相加。 该金额在阈值设备的输入处被接收。 结果，在其输出处形成脉冲，脉冲的持续时间取决于板载网络中的电压与标称值的偏差，并且重复频率是恒定的（约2kHz）。 它们通过晶体管VT4上的放大器，到达晶体管VT2的基极并控制发电机励磁绕组上的电压。
图 3 所示为拆下盖子后的改进型调节器视图。 0,5.通过悬挂安装的方式添加附加部件。 在汽车上安装此调节器后，电流表指针的波动从未超过XNUMXA。可以假设，由于电线触点的瞬态电阻较低，并且使用新电池，电流波动会更小。 作者：A.谢尔盖夫
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