4 circuits de régulateur d'alternateur de voiture à semi-conducteurs explorés

Les 4 circuits de régulation de courant de tension de voiture simples expliqués ci-dessous sont créés comme une alternative immédiate à tout régulateur standard et, bien que développés principalement pour une dynamo, ils fonctionneront également efficacement avec un alternateur.

Si le fonctionnement d'un régulateur de tension d'alternateur de voiture traditionnel est analysé, nous trouvons étonnant que ces types de régulateurs soient souvent aussi fiables qu'ils le sont.

Alors que la plupart des voitures contemporaines sont équipées de régulateurs de tension à semi-conducteurs pour réguler la tension et le courant de sortie de l'alternateur, vous pouvez toujours trouver d'innombrables voitures antérieures installées avec des régulateurs de tension de type électromécanique qui s'avèrent potentiellement peu fiables.

Comment fonctionne le régulateur de voiture électromécanique

Le fonctionnement standard d'un régulateur de tension électromécanique d'alternateur de voiture peut être comme expliqué ci-dessous:

Une fois que le moteur est en mode ralenti, la dynamo commence à recevoir un courant de champ à travers le témoin d'allumage.

Dans cette position, l'armature de la dynamo reste détachée de la batterie car sa sortie est plus petite par rapport à la tension de la batterie, et la batterie commence à se décharger à travers elle.

Lorsque la vitesse du moteur commence à augmenter, la tension de sortie de la dynamo commence également à augmenter. Dès qu'il dépasse la tension de la batterie, un relais est activé, connectant l'armature de la dynamo à la batterie.

Cela lance la charge de la batterie. Dans le cas où la sortie de la dynamo augmente encore plus, un relais supplémentaire est activé à environ 14,5 volts, ce qui coupe l'enroulement du champ de dynamo.

Le courant de champ diminue tandis que la tension de sortie commence à chuter jusqu'à ce que ce relais se désactive. Le relais à ce stade s'allume / s'éteint constamment à plusieurs reprises, maintenant la sortie dynamo à 14,5 V.

Cette action protège la batterie contre la surcharge.

Il y a aussi un troisième relais contenant son enroulement de bobine en série avec la sortie dynamo, à travers laquelle passe tout le courant de sortie dynamo.

Une fois que le courant de sortie de sécurité de la dynamo devient dangereusement élevé, peut être dû à une batterie trop déchargée, cet enroulement active le relais. Ce relais détache maintenant l'enroulement de champ de la dynamo.

La fonction garantit que seule la théorie fondamentale et le circuit spécifique du régulateur de courant de tension de voiture proposé peuvent avoir des spécifications différentes en fonction des dimensions spécifiques de la voiture.

1) Utilisation de transistors de puissance

Dans la conception indiquée, le relais de coupure est remplacé par D5, qui est polarisé en inverse dès que la sortie de la dynamo tombe en dessous de la tension de la batterie.

En conséquence, la batterie ne peut pas se décharger dans la dynamo. Si l'allumage est démarré, l'enroulement du champ de dynamo reçoit du courant à travers le témoin et T1.

La diode D3 est incorporée pour éviter que le courant ne soit tiré de la bobine de champ en raison de la résistance d'armature réduite de l'alternateur. Lorsque la vitesse du moteur augmente, la puissance de la dynamo augmente proportionnellement et commence à fournir son propre courant de champ au moyen de D3 et T1.

Au fur et à mesure que la tension côté cathode de D3 augmente, le voyant d'avertissement diminue progressivement jusqu'à ce qu'il s'éteigne.

Lorsque la sortie de la dynamo atteint environ 13-14 V, la batterie recommence à se charger. IC1 fonctionne comme un comparateur de tension qui suit la tension de sortie de la dynamo.

Lorsque la tension de sortie de la dynamo augmente, la tension sur l'entrée inverseuse de l'amplificateur opérationnel est d'abord supérieure à celle de l'entrée non inverseuse, par conséquent la sortie IC est maintenue à un niveau bas et T3 reste éteint.

Dès que la tension de sortie dépasse 5,6 V, la tension d'entrée inverseuse est régulée et contrôlée à ce niveau par D4.

Lorsque la tension de sortie dépasse le potentiel le plus élevé spécifié (défini via P1), l'entrée non inverseuse de IC1 devient plus élevée que l'entrée inverseuse, provoquant le passage de la sortie IC1 au positif. Cela active T3. qui coupe T2 et T1, inhibant le courant vers le champ de dynamo.

Le courant de champ de dynamo décroît maintenant et la tension de sortie commence à chuter jusqu'à ce que le comparateur revienne à nouveau. R6 fournit plusieurs centaines de millivolts d'hystérésis qui aident le circuit à fonctionner comme un régulateur de commutation. T1 est soit activé plus durement, soit coupé de sorte qu'il dissipe une puissance assez faible.

La réglementation actuelle est impactée par le T4. Une fois que le courant au moyen de R9 est supérieur au niveau le plus élevé sélectionné, la chute de tension autour de lui entraîne l'activation de T4. Cela augmente le potentiel à l'entrée non inverseuse de IC1 et isole le courant de champ de dynamo.

La valeur sélectionnée pour R9 (0,033 Ohm / 20 W, composé de 10 nos de résistances de 0,33 Ohm / 2 W en parallèle) convient pour obtenir un courant de sortie optimal aussi élevé que 20 A. Si des courants de sortie plus importants sont souhaités, la valeur R9 pourrait être réduit de manière appropriée.

La tension de sortie et le courant de l'appareil doivent être fixés en configurant correctement P1 et P2 pour répondre aux normes du régulateur d'origine. T1 et D5 doivent être installés sur des dissipateurs thermiques et doivent être strictement isolés du châssis.

2) Un régulateur de courant de tension d'alternateur de voiture plus simple

Le schéma suivant montre une autre variante d'un circuit de commande de tension et de courant d'alternateur de voiture à semi-conducteurs utilisant un nombre minimum de composants.

Normalement, lorsque la tension de la batterie est inférieure au niveau de charge complète, la sortie du régulateur IC CA 3085 reste désactivée, ce qui permet au transistor Darlington d'être en mode conducteur, ce qui maintient la bobine de champ sous tension et l'alternateur opérationnel.

Étant donné que l'IC CA3085 est ici configuré comme comparateur de base, lorsque la batterie se charge à son niveau de charge complet, peut atteindre 14,2 V, le potentiel à la broche n ° 6 du circuit intégré passe à 0 V, coupant l'alimentation de la bobine de champ.

Pour cette raison, le courant de l'alternateur décroît, empêchant toute charge supplémentaire de la batterie. La batterie est ainsi empêchée de se surcharger.

Maintenant, lorsque la tension de la batterie chute en dessous du seuil de la pin6 CA3085, la sortie devient à nouveau élevée, ce qui fait que le transistor est conducteur et alimente la bobine de champ.

L'alternateur commence à alimenter la batterie, de sorte qu'elle recommence à se charger.

Liste des pièces

3) Circuit de régulateur d'alternateur de voiture transistorisé

En se référant au diagramme de régulateur de courant de tension d'alternateur à semi-conducteurs imbriqué ci-dessous, V4 est configuré comme un transistor passe-série qui régule le courant vers le champ de l'alternateur. Ce transistor ainsi que les deux diodes de 20 ampères sont fixés sur un dissipateur thermique externe. Il est fascinant de voir que la dissipation de V1 n'est pas vraiment très élevée même pendant le courant de champ maximum, plutôt que dans les 3 ampères.

Cependant, au lieu du milieu de gamme auquel la chute de tension aux bornes du champ correspond à celle du transistor VI provoquant une dissipation la plus élevée de pas plus de 10 watts.

La diode D1 protège le transistor de passage V4 des pointes inductives générées dans la bobine de champ à chaque fois que le contacteur d'allumage est coupé. La diode D2 qui transfère tout le courant de champ fournit une tension de fonctionnement supplémentaire pour le transistor pilote V2 et garantit que le transistor passant V4 pourrait être coupé à des températures de fond élevées.

Le transistor V3 fonctionne comme un pilote pour V4 et une oscillation du courant de base de 3 ma à 5 ma sur ce transistor permet une commutation totale «on» à «off» totale de V4.

La résistance R8 offre un chemin pour le courant lors de températures excessives. Le condensateur C1 est essentiel pour se protéger contre les oscillations du régulateur en raison de la boucle à gain élevé qui se crée autour du système. Un condensateur au tantale est recommandé ici pour une précision accrue.

L'élément primaire du circuit de détection de commande est enfermé dans l'amplificateur différentiel équilibré constitué des transistors V1 et V2. Une préoccupation particulière a été apportée à la disposition de ce régulateur d'alternateur est de s'assurer qu'il n'y a pas de problèmes de dérive de température. Pour y parvenir, la plupart des résistances liées doivent être de type bobiné.

Le potentiomètre de contrôle de tension R2 mérite une attention particulière car il ne doit jamais s'éloigner de ses réglages en raison de vibrations ou de conditions de température extrêmes. Le pot de 20 ohms utilisé dans cette conception fonctionnait parfaitement bien pour ce programme, mais presque tous les bons pot Wirewound dans le style rotatif pourraient être très bien. Les variétés de potentiomètres rectilignes doivent être évitées dans cette conception de régulateur de courant de tension d'alternateur de voiture.

4) Circuit de chargeur de régulateur de courant de tension d'alternateur de voiture IC 741

Ce circuit offre une gestion à semi-conducteurs de la charge de la batterie. L'enroulement de champ de l'alternateur est au début stimulé par l'ampoule d'allumage comme dans une méthode traditionnelle.

Le courant circulant à travers la borne WL se déplace via Q1 vers la borne F puis finalement sur la bobine de champ. Dès que le moteur est alimenté, le courant de la dynamo de la voiture passe de D2 à Q1. Le témoin d'allumage s'éteint car la tension aux bornes WL dépasse celle de la batterie. Le courant passe également par D5 vers la batterie.

À ce stade, IC1 qui est monté comme comparateur détecte la tension de la batterie. Lorsque cette tension sur l'entrée non inverseuse devient supérieure à l'entrée inverseuse (bloquée à 4,6 volts via zener D4), la sortie de l'ampli opérationnel devient élevée.

Le courant passe ensuite via D3 et R2 vers la base Q2 et la met instantanément en marche. Cette action met à la terre la base Q1 en la coupant et en supprimant le courant appliqué sur l'enroulement de champ. La sortie de l'alternateur chute maintenant, ce qui fait chuter également la tension de la batterie.

Cette procédure garantit que la tension de la batterie est toujours maintenue constante et ne doit jamais être surchargée. Le tension de charge complète de la batterie peut être ajusté via RV1 à environ 13,5 volts.

Pendant conditions climatiques froides lors du démarrage de la voiture, la tension de la batterie peut chuter considérablement. Dès que le moteur s'est allumé, la résistance interne de la batterie devient également assez faible, l'obligeant à tirer trop de courant de l'alternateur et conduisant ainsi à une possible détérioration de l'alternateur. Afin de limiter cette consommation de courant élevée, la résistance R4 est introduite dans la borne d'alimentation primaire de l'alternateur.

La résistance R4 est sélectionnée en s'assurant qu'au courant le plus élevé possible (généralement 20 ampères), 0,6 volts est généré à travers elle, ce qui provoque l'activation de Q3. Au moment où Q3 active le courant, le courant traverse la ligne électrique passant par R2 vers la base Q2, l'allumant, ce qui arrête alors Q1 et coupe le flux de courant vers l'enroulement de champ. Pour cette raison, la dynamo ou la sortie de l'alternateur chute maintenant.

Aucune modification ne doit être apportée au câblage d'origine de l'alternateur de la voiture. Le circuit pourrait être enfermé dans un ancien boîtier de régulateur, Q1, Q2 et D5 doivent être attachés à un dissipateur thermique de dimension appropriée.