3. Схемное и конструктивное исполнение
РЕГУЛЯТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
Основные тенденции в развитии конструкции, технологии изготовления и схемного исполнения регуляторов напряжения определяются достижениями в области электроники, стремлением к их микроминиатюризации и к расширению выполняемых функций. Вибрационные и контактно-транзисторные регуляторы в настоящее время полностью заменены транзисторными регуляторами напряжения. По схемному решению современные регуляторы разделяют на две группы. К первой группе относят регуляторы традиционного схемного исполнения. Частота их переключения определяется режимом работы генератора. Регуляторы второй группы имеют стабилизированную частоту переключения и работают по принципу широтно-импульсной модуляции (ШИМ).
Современные регуляторы выпускаются, как правило, встроенными в генератор. Тем не менее, отечественная промышленность выпускает целую серию малогабаритных регуляторов напряжения для размещения вне генератора. Эти регуляторы предназначены для замены ранее выпускавшихся реле-регуляторов, контактно-транзисторных и устаревших транзисторных регуляторов. Они имеют идентичные корпуса и унифицированные подложки, позволяющие устанавливать их на разные модели автомобилей.
На автомобилях «Волга» ГАЗ 31029 и «Газель» ГАЗ-33021 применяется регулятор 13.3702-01, схема которого приведена на рис. 4.7. Измерительным элементом этого регулятора является делитель напряжения на резисторах R1, R2, R3, причем, резистор R1 подбирается при настройке. Элементом сравнения является стабилитрон D1 , включенный в цепь эмиттера транзистора Т1, что увеличивает ток стабилитрона, а, следовательно, точность стабилизации напряжения. Транзисторы Т3, Т4 включены по схеме составного транзистора.
Рассмотрим принцип работы схемы. При открытом транзисторе Т1 открыт и транзистор Т2, так как его ток базы протекает через переход эмиттер-коллектор Т1. Составной транзистор Т3, Т4 закрыт, так как его переход эмиттер-база зашунтирован переходом эмиттер-коллектор открытого транзистора Т2. Если напряжение генератора уменьшится и станет меньше напряжения стабилизации стабилитрона D1, то последний закрывается. Это эквивалентно разрыву цепи эмиттера Т1. Транзисторы Т1 и Т2 закрываются, а составной транзистор Т3, Т4 открывается.
Резистор R2 является элементом жёсткой обратной связи, повышающей частоту переключения регулятора напряжения. Переход составного транзистора Т3, Т4 в открытое состояние подключает резистор R2 параллельно резистору R4, что вызывает уменьшение напряжения на стабилитроне D1 и ускоряет его запирание.
Цепь, состоящая из элементов Т5, R12 и С2, выполняет две функции. В нормальном режиме работы она обеспечивает ускоренное переключение составного транзистора Т3, Т4, а в аварийном режиме – осуществляет защиту этого транзистора от перегрузки.
Диод D3 – гасящий, D4 – защищает регулятор от импульсов напряжения обратной полярности. Конденсатор С1 осуществляет фильтрацию колебаний входного напряжения и исключает их влияние на работу регулятора напряжения.
Аналогичное схемное исполнение имеют регуляторы напряжения 131.3702 автомобилей ГАЗ-3307, 121.3701 и 201.3702. Регулятор 131.3702 имеет дублированный вывод «Ш» и дополнительный вывод «+» для создания второго уровня регулируемого напряжения. Регулятор 121.3701 отличается малогабаритным исполнением и может работать с генератором, имеющим обмотку возбуждения, соединенную с «массой».
Схема регулятора напряжения 4202.3702 автомобиля ЗИЛ-5301 «Бычок» приведена на рис. 4.8. Схема отличается тем, что снабжена автоматической системой изменения уровня напряжения в зависимости от температуры электролита аккумуляторной батареи. Терморезистор, помещённый в электролит, включен параллельно одному из плеч входного делителя напряжения. Изменение сопротивления терморезистора из-за изменения температуры электролита перестраивает регулятор.
На рис. 4.9 приведены схемы интегральных регуляторов Я112А1, Я112В1 и Я120М1. Регуляторы выполнены по гибридной технологии на керамической подложке с нанесением на неё толстоплёночных резисторов, распайкой переходов выходного транзистора, гасящего диода и навеской микросхемы, состоящей из стабилитрона и входного транзистора.
Базовым является регулятор напряжения Я112А1. Регулятор Я112В1 отличается тем, что имеет дополнительный вывод «Б», к которому напряжение подводится через выключатель зажигания. При неработающем двигателе на выходе «Б» нет напряжения, ток в базовой цепи транзистора Т2 не протекает, он закрыт, не пропускает ток от аккумуляторной батареи к обмотке возбуждения.
Регулятор Я120М1 имеет дополнительный вывод «Д», а также – вывод «Р» для подключения переключателя посезонной регулировки.
В настоящее время многие отечественные фирмы выпускают аналоги перечисленных выше регуляторов. Например, аналогом Я112А1 являются регуляторы 41.3702, 44.3702, 4302.3702; аналогом Я112В1 – 411.3702, 4322.3702. Непрерывно расширяется применение регуляторов с ШИМ, например, Я212А11Е, 36.3702, 412.3702, 444.3702.