Regulátor napětí pro alternátor 12V (8 - 30 V)

J. Sedláček - http://web.quick.cz/ok1zed/

Alternátor v automobilu
Vinutí je třífázové zapojené do hvězdy a spojené s diodovým blokem. Blok diod je buď šesti, nebo devítidiodový, zapojený do můstku. Hlavní diody jsou vždy po třech zalisovány do držáku, který je kromě mechanického upevnění propojuje elektricky a zároveň odvádí teplo vzniklé průchodem proudu.

Devítidiodový alternátor
(Alternátor mívá většinou deset diod, desátá slouží jako přepěťová ochrana výstupního tranzistoru v regulátoru a jinak se přímé funkce dobíjení neúčastní.) K usměrnění je potřeba šesti diod (D14 - D19 na obr.1-V1) dimenzovaných na plný výkon alternátoru. Další tři diody (D11 - D13 na obr.1-V1) slouží jako pomocný usměrňovač, z kterého se použije proud pro regulaci buzení, usnadňuje se tak připojení kontrolky dobíjení. Tyto diody přenáší jen malý proud do 2 A, používají se typy na proud 3 A. Pomocný usměrňovač zabraňuje rychlému vybíjení akumulátoru při stojícím motoru a zapnutém klíčku zapalování přes budící vinutí.

Reléový regulátor (obdoba relé dynama) staré provedení
Při sepnutí klíče zapalování (S1), přes signalizační žárovku, pomocný odpor a sepnuté kontakty relé prochází proud z baterie na budící vinutí alternátoru. Jakmile se alternátor roztočí, vzniklý střídavý proud ve vinutí je diodami usměrněn a na svorce B a R stoupne napětí. Pokud by napětí přesáhlo stanovenou mez, regulační relé přepne kontakt budícího vinutí na kostru (-). Tím proud v budícím vinutí klesne, indukované napětí se sníží a proces se opakuje.


Obdobný popis funkce platí i pro polovodičový regulátor, ten však nemá pohyblivé prvky - relé, které bývá častým zdrojem poruch.

Regulátor pro alternátor s OZ
Popis zapojení regulátoru (obr.1 - V.1).
Napětí, nastavené děličem R1, P1 a R2 je vedeno na neinvertující vstup operačního zesilovače, kde je porovnáváno s U ref. (7 V) na invertujícím vstupu OZ. Op. zesilovač je zapojen jako komparátor. Zdroj referenčního napětí je sestaven z R3, D2, ZD 6V2 a blokovacího kondenzátoru C2. Zenerovu diodu ZD je potřeba vybrat tak, aby ve spojení s D2 bylo napětí na vstupu 2 (-) op. zesilovače asi 7 V. Dioda D2 kompenzuje teplotně ZD. Celé zapojení se chová tak, že se snaží udržet na svorce 54 napětí podle nastavení trimru P1. Při dodržení U ref. 7 V, lze trimrem nastavit napětí na sv. 54 od 12,5 - 15,5 V. Výstupní signál z OZ je přiveden na regulační tranzistor, který řídí buzení alternátoru. OZ spolu s regulačním tranzistorem pracuje ve spínaném režimu, na tranzistoru vzniká ztráta jen asi 3W, pro chlazení stačí malý chladič.

Kondenzátory C1 - C3 jsou keramické blokovací, C3 zabraňuje zakmitávání OZ. Dioda D1 omezuje napěťové špičky z budicího vinutí alternátoru. Rezistor R5 slouží k nabuzení alternátoru při malé rychlosti otáčení motoru, paralelně k němu je připojena žárovka, která je umístěna v přístrojové desce a signalizuje dobíjení.

Regulátor s OZ V.2
Jako zdroj U ref. je použit IO 2, U ref = 5 V, podle toho je také upraven dělič R1 - R3. Místo trimru P1 je použit přepínač. Poloha 1 přepínače je "léto" - 13,9 V. Poloha 2 je "zima" - 14,9 V. Pro dělič napětí je třeba použít rezistory s tolerancí 1 %. Změnou odporu rezistoru R3 můžeme měnit velikost regulovaného napětí. Při R3 = 1,15 K, R2 = 82 a R1 = 2,2 K je regulované napětí v poloze 1 přepínače 13,9 V, v poloze 2 14,9 V. Rezistor R3 je pro uvedené napětí složen ze dvou kusů, 1 K a 150 , při kombinaci 1 K + 120 jsou napětí asi 14,2 V a 15,2 V. Zvětšením odporu sériové kombinace rezistorů o 20 ohm se napětí zmenší asi o 0,2 V, zmenšením o 20 ohm se napětí zvětší o 0,2 V. V zimním období, nastavíme-li přepínač do polohy 2, akumulátor neplynuje, protože spotřeba proudu je tak velká, že se nepřebíjí.

Místo přepínače lze použít potenciometr (trimr) na pos. R 2, tak jako u V.1. Zapojení lze použít pro regulaci od 8 do 35 V. Rozmezí regulace je omezeno napájecím napětím OZ, jen je potřeba přepočítat dělič R1 - R2 (R3), podle vztahu:

Uout = (R1/R2 + 1) · Ur .

Jedná se o výpočet prostého děliče sestaveného ze dvou rezistorů.


Seznam součástek

IO1 - LM741, TL071
IO2 -78L05
T - BD712, KD172
D - 1N5408, BY255, P600K
R1 - 1 K + 150 ohm
R2 - 82
R3 - 2,2 K
R4 - 100 ohm
R5 - 47 /2 W
C1, C2 - 100n / 50V
C3 - 1 - 10n / 50V
4 konektory fast-ON
přepínač, dvě polohy
chladič na tr. pouzdro TO-220
AR PE 6/97

 Jzed   2005