热补偿电压调节器。方案、说明

热补偿电压调节器。无线电电子电气工程百科全书

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汽车用电设备的重要元件之一就是充电电池（以下简称电池）。与其他电气设备不同，电池的使用寿命有限，因此（考虑到其相当大的成本）将其资源最大化是汽车爱好者的一项紧迫任务。

由于电池几乎一直安装在汽车上，为了解决这个问题，需要保持标准电压调节器（以下简称调节器）产生的最佳充电电压，标准电压调节器是汽车电气设备的一部分。传统稳压器的缺点是它们保持固定电压（通常为 14,1±0,2 V），尽管众所周知 ([1]) 该电压应按照表达式变化：Ut=U0(1+KeT)，其中Ut 是电压，必须在电解质温度为 T °C 时施加到电池端子以确保最佳充电电流； U0=14,56 V - 必须施加到电池端子上的电压，以确保在电解质温度为 0 °C 时获得最佳充电电流； Ke= -1,65x10-3 1/℃——电解液电阻温度系数； T——电解液温度，℃。

从该表达式可以看出，当电解质温度从 -10 °C 变化到 +40 °C 时，调节器产生的最佳电压应分别从 14,8 V 变化到 13,6 V。由于车辆网络电压与最佳电压的偏差为 0,4 V，电池寿命将减少 25%，即大约 1 年（根据其他来源 [2]，充电电压与最佳电压偏差 10 ... 12% 会使电池寿命缩短 2 ... 2,5 倍），需要对稳压器进行温度校正是无可争议的。为此，开发了一种调节器，其具有控制汽车电网中维持的电压的功能。与之前发布的包含类似功能的电压调节器[2]相比，所提出的电压调节器的不同之处在于电路的简单性、统一性（安装而不是标准调节器）以及无需任何调整，因为电路元件的选择由下式决定：计算。

温度补偿电压调节器

调节器电路（见图）没有任何特殊功能。电压比较器连接到测量电桥的对角线。测量电桥的一个臂中包括参考电压源，另一个臂中包括与电解质热接触的温度传感器。从比较器的输出，信号通过开路发射极进入强大的输出开关，该开关切换通过发电机励磁绕组的电流。

测量电桥的元件 - R1、R2、Rд、R3、VD1。电阻器R3和稳压二极管VD1构成参考电压源。电阻器 R4 提供反馈以获得比较器 DA1 操作中的电滞效应。电容器 C1 旨在抑制通向温度传感器 Rd 的导线上产生的干扰。比较器 DA1 根据其直接输入端接收到的信号控制晶体管 VT1 的操作。电阻R5、R6限制比较器开路发射极的输出电流，同时也为晶体管VT1的基极提供偏置，这是其可靠打开和关闭所必需的。晶体管 VT1 开关通过励磁绕组的电流。二极管VD2、VD3保护晶体管VT1免受锁定时励磁绕组上出现的自感电压浪涌的影响。

来自电池端子的电压提供给分压器R1、R2、Rd。从温度传感器Rd获取并与其电阻成比例变化的信号被提供给比较器DA1的直接输入端，并与齐纳二极管VD1产生并提供给比较器的反向输入端的参考电压进行比较。如果直接输入端的信号小于参考电压，比较器DA1输出信号至晶体管VT1，晶体管VT1打开并开启发电机励磁绕组。当比较器直接输入端的信号超过参考电压时，晶体管VT4截止，发电机励磁绕组关断。由于通过电阻器 R1 进行反馈，比较器直接输入端的信号电平之间的差异约为 0,05 V，比较器产生打开和关闭晶体管 VTXNUMX 的信号。

装置的调整简化为测量电桥元件值的计算和选择。这需要分度值为 0,1°C 的温度计和能够测量精度为 10 mV 的电压和精度为 1 Ω 的电阻的组合测量仪器。

为例。

1. 测量温度传感器在已知温度下的电阻，例如在 T=21 °C 时 Rd=1883 Ohm。

2、根据公式Rt≥R0(1+KmT)，其中Rt、R0分别为铜导体在T℃和0℃温度下的电阻； Km=4,26x10-3 1/°С——铜的电阻温度系数； T 是温度传感器（电解质）的温度，°C，求 R0 = 1728 Ohm。

3、利用获得的R0值，用同样的公式计算-10℃和+40℃温度下的Rt值； R-10=1655欧姆； R+40=2023 欧姆。

4. 将电压为 +14 V 的电源连接到端子“B”，测量参考电压 Uop = 8,84 V。

5. 依次对于温度 -10 和 +40 °C，求出电阻器 R1、R2 的总电阻 (R1+R2)t=(UtRt/Uop) - Rt，

其中 Ut 是在电解质温度为 T °C 时必须施加到电池端子上以确保最佳充电电流的电压 (U-10 × 14,8 V; U + 40 × 13,6 V) (R1 + R2) -10Ω1116欧姆； (R1+R2)+40=1089 欧姆。

6.这两个值的平均值：(R1 + R2) cp \u1102,5d XNUMX Ohm。

7、考虑到R2~2R1，根据标称电阻系列，选择所示电阻最接近的阻值R1=360欧姆，R2=750欧姆。

由此计算，电阻R1、R2阻值选择的相对误差不超过1%。

调节器放置在标准的失效巧克力型调节器（例如 Y112-V）的外壳中。为此，请打开胶合盖，取出旧的“填充物”并清洁金属底座。将晶体管 VT1 紧紧地压在金属底座上，预先放置一个两侧用 LITOL-24 润滑脂润滑的云母垫圈，并将集电极安装板焊接到接触垫“Ш”的内部，将发射极端子焊接到晶体管的底座上。住房。比较器DA1、电容器和电阻器位于单独的电路板上。

使用外壳底座和标准接触垫“W”、“B”、“V”，其余元件和电路内连接使用铰接安装进行安装。要连接温度传感器，请使用与接触垫“B”位于同一对角线上的空闲接触垫（在图中用符号“A”表示）。温度传感器本身用铜板压接，其中一根引线焊接到铜板上，并填充环氧树脂。绕组的第二端子通过单独的电线连接到接触垫“A”。由于该电路是小电流，因此对电线没有特殊要求。选择铜板的尺寸，以便在其中钻一个安装孔，以便安装在负极电池端子“套环”的安装螺钉下方。

终端本身以及从其延伸的“负”总线部分与环境隔热。考虑到电池引线板的热导率相对较高，采用这种连接温度传感器的方法，可以在电解液和传感器之间获得最小的温差。调节器的所有元件都涂有清漆，盖子被粘合并安装在原来的位置。

调节器中使用以下电阻：R5 - MLT-0,25 型；其余均为MLT-0,125型，电容器C1为KM型

5. 任何稳定电压为 1 至 6 V 的齐纳二极管都可以用作齐纳二极管 VD9，但考虑到调节器安装在发电机的外壳上，在发动机运行期间其温度变化范围很大，因此需要使用齐纳二极管。二极管应选择电压变化温度系数尽可能低的二极管，例如KS191F、D818E。建议使用[3]中描述的方法确定其热稳定点。作为比较器 DA1，您可以使用 K554CA3 类型的比较器，但应考虑到该微电路的引脚编号不同，总体尺寸比图中所示稍大。 KT829B晶体管可用作输出开关，但无论如何，晶体管VT1的电流传输系数必须至少为50。KD2A可用作二极管VD3、VD209，以及电阻为1.. .2 kOhm的小型继电器可用作温度传感器，例如RES-60，由铜线制成。

参考文献：

无线电业余爱好者电路设计手册/Ed。 V.P. Borovsky - K.：技术，1987 年。
Lomanovich V. 热补偿电压调节器 // Radio.-1985.- No. 5.- P.24-27。
Inozemtsev V. 齐纳二极管热稳定点的确定 // Radio.- 1983.-No. 8.- P.31。

作者：V.G. 佩提克

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