4個簡單的汽車電壓電流調節器電路分享

下面介紹的4個簡單的汽車電壓電流調節器電路是作為任何標準穩壓器的直接替代品而創建的，雖然主要是為發電機開發的，但它將與交流發電機同樣有效地工作。

如果分析傳統汽車交流發電機穩壓器的功能，我們會發現令人驚訝的是，這些類型的穩壓器通常像它們一樣值得信賴。

雖然大多數現代汽車都配備了固態穩壓器來調節交流發電機的電壓和電流輸出，但您仍然可能會發現無數早期的汽車安裝了機電式穩壓器，而這些穩壓器恰好可能不可靠。

汽車機電調節器的工作原理

機電汽車交流發電機穩壓器的標準功能如下所述：

一旦發動機處于怠速模式，發電機就開始通過點火警告燈獲得磁場電流。

在這個位置，發電機電樞保持與電池無關，因為與電池電壓相比，其輸出較小，并且電池開始通過它放電。

隨著發動機的轉速開始增加，發電機的輸出電壓也開始上升。一旦超過電池電壓，繼電器就會接通，將發電機電樞與電池連接起來。

這將啟動電池的充電。如果發電機輸出進一步上升，則在大約 14.5 伏時激活額外的繼電器，從而切斷發電機勵磁繞組。

當輸出電壓開始下降時，磁場電流衰減，直到該繼電器停用。此時的繼電器始終反復打開/關閉，將發電機輸出維持在 14.5 V。

此操作可防止電池過度充電。

還有一個第三個繼電器，其線圈繞組與發電機輸出串聯，整個發電機輸出電流通過該繼電器。

一旦發電機的安全輸出電流變得危險高，可能是由于電池過度放電，該繞組激活繼電器。該繼電器現在分離發電機的勵磁繞組。

該功能確保僅基本理論和所提出的汽車電壓電流調節器的特定電路可能具有不同的規格，具體取決于特定的汽車尺寸。

1） 使用功率晶體管

在所示設計中，切斷繼電器被D5取代，一旦發電機輸出降至電池電壓以下，D《》就會反向偏置。

因此，電池無法放電到發電機中。如果點火開關啟動，發電機勵磁繞組通過指示燈和T1獲得電流。

集成了二極管 D3，以避免由于交流發電機的電樞電阻減小而從勵磁線圈汲取電流。隨著發動機轉速的增加，發電機的輸出成比例地上升，并開始通過D3和T1提供自己的場電流。

隨著D3陰極側電壓的上升，警告燈逐漸變暗，直到熄滅。

當發電機輸出達到約13-14 V時，電池再次開始充電。IC1的工作方式類似于跟蹤發電機輸出電壓的電壓比較器。

隨著發電機輸出電壓的增加，運算放大器反相輸入端的電壓首先大于同相輸入端的電壓，因此IC輸出保持低電平，T3保持關斷狀態。

一旦輸出電壓高于5.6 V，反相輸入電壓由D4調節和控制在此電平。

當輸出電壓超過規定的最高電位（通過P1設置）時，IC1的同相輸入高于反相輸入，導致IC1輸出變為正。這將激活 T3。關閉 T2 和 T1，抑制流向發電機場的電流。

現在，發電機場電流衰減，輸出電壓開始下降，直到比較器再次恢復。R6提供幾百毫伏的遲滯，有助于電路像開關穩壓器一樣工作。T1要么切換得更用力，要么被切斷，從而耗散相當低的功率。

當前法規通過 T4 受到影響。一旦通過R9的電流高于選定的最高電平，其周圍的壓降就會導致T4接通。這提高了IC1同相輸入端的電位，并隔離了發電機場電流。

為 R9 選擇的值（0.033 Ohm/20 W，由 10 個 0.33 Ohm/2 W 并聯電阻組成）適合獲得高達 20 A 的最佳輸出電流。如果需要更大的輸出電流，可以適當降低R9值。

器件的輸出電壓和電流必須通過適當設置P1和P2來固定，以滿足原始穩壓器的標準。T1 和 D5 應安裝在散熱器上，并且必須與機箱嚴格隔離。

2） 一種更簡單的汽車交流發電機電壓電流調節器

下圖顯示了使用最少元件數的固態汽車交流發電機電壓和電流控制器電路的另一種變體。

通常，當電池電壓低于完全充電水平時，穩壓器IC CA 3085輸出保持關閉狀態，這允許達林頓晶體管處于導通模式，從而保持勵磁線圈通電，交流發電機運行。

由于IC CA3085在這里作為基本比較器進行操縱，因此當電池充電至完全充電水平（可能為14.2 V）時，IC引腳#6處的電位變為0V，從而關閉磁場線圈的電源。

因此，來自交流發電機的電流衰減，抑制電池的任何進一步充電。從而防止電池過度充電。

現在，當電池電壓降至CA3085引腳6閾值以下時，輸出再次變為高電平，導致晶體管導通，并為勵磁線圈供電。

交流發電機開始向電池供電，使其再次開始充電。

零件清單

3） 晶體管汽車交流發電機調節電路

參考下面的嵌套固態交流發電機電壓電流調節器圖，V4的配置類似于串聯調整管，用于調節交流發電機磁場的電流。該晶體管與兩個 20 安培二極管一起被鉗制在外部散熱器上。有趣的是，即使在最大場電流下，V1的耗散也不是很高，而只是在3安培以內。

然而，與中檔相反，整個場的壓降對應于晶體管V1的壓降，導致最高耗散不超過10瓦。

每當點火開關關閉時，二極管 D1 都會保護調整管 V4 免受勵磁線圈內產生的電感尖峰的影響。 傳輸整個勵磁電流的二極管 D2 為驅動晶體管 V2 提供額外的工作電壓，并保證調整管 V4 在大背景溫度下可以被切斷。

晶體管 V3 的工作方式類似于 V4 的驅動器，該晶體管上的基極電流擺幅為 3 mA 至 5 mA，允許 V4 的完全“開”到完全“關”切換。

電阻R8提供過溫期間的電流路徑。電容C1對于防止穩壓器振蕩至關重要，因為系統周圍會產生高增益環路。這里建議使用鉭電容器以提高精度。

控制檢測電路的初級元件封裝在由晶體管V1和V2組成的平衡差分放大器內。該交流發電機調節器的布局特別值得關注的是確保沒有溫度漂移問題。為此，大多數連接電阻器必須是繞線型電阻器。

電壓控制電位器R2值得特別考慮，因為它不應因振動或溫度極端條件而偏離其設置。此設計中使用的 20 歐姆電位器非常適合該程序，但幾乎每個旋轉式的優質繞線電位器都可能很好。在這種汽車交流發電機電壓電流調節器設計中必須避免直線微調器品種。

4） IC 741 汽車交流發電機電壓電流調節器充電器電路

該電路提供電池充電的固態管理。交流發電機的勵磁繞組在開始時通過點火燈泡進行激勵，就像傳統方法一樣。

穿過WL端子的電流通過Q1傳播到F端子，最后到達勵磁線圈。一旦發動機通電，來自汽車發電機的電流就會通過 D2 移動到 Q1。由于WL端電壓超過電池的電壓，點火指示燈會熄滅。電流同樣通過D5流向電池。

此時，作為比較器的IC1檢測電池電壓。當同相輸入端的電壓高于反相輸入（通過齊納D4鉗位在6.4 V）時，運算放大器的輸出變為高電平。

電流隨后通過D3和R2流向Q2基極，并立即將其打開。因此，該動作使Q1基極將其關閉并消除施加在勵磁繞組上的電流。交流發電機輸出現在下降，導致電池電壓也相應下降。

此過程可確保電池電壓始終保持恒定，并且永遠不會過度充電。電池完全充電電壓可以通過RV1調整到大約13.5伏。

在啟動汽車的寒冷天氣條件下，電池電壓可能會顯著下降。一旦發動機點燃，電池的內阻也會變得非常低，迫使它從交流發電機中拉出過多的電流，從而導致交流發電機可能劣化。為了限制這種高電流消耗，在交流發電機的主電源端子內引入了電阻R4。

選擇 R4 電阻時，確保在盡可能高的電流（通常為 20 安培）下產生 0.6 伏的電壓，從而導致 Q3 導通。Q3激活電流的瞬間通過R2通過電源線流向Q2基極，將其打開，然后關閉Q1并切斷流向勵磁繞組的電流。因此，發電機或交流發電機的輸出現在下降。

無需對汽車中交流發電機的原始接線進行修改。電路可以封裝在舊的穩壓盒中，Q1、Q2和D5必須連接到適當尺寸的散熱器上。