4个简单的汽车电压电流调节器电路

下面介绍的4个简单的汽车电压电流调节器电路是作为任何标准稳压器的直接替代品而创建的，虽然主要是为发电机开发的，但它将与交流发电机同样有效地工作。

如果分析传统汽车交流发电机稳压器的功能，我们会发现令人惊讶的是，这些类型的稳压器通常像它们一样值得信赖。

虽然大多数现代汽车都配备了固态稳压器来调节交流发电机的电压和电流输出，但您仍然可能会发现无数早期的汽车安装了机电式稳压器，而这些稳压器恰好可能不可靠。

汽车机电调节器的工作原理

机电汽车交流发电机稳压器的标准功能如下所述：

一旦发动机处于怠速模式，发电机就开始通过点火警告灯获得磁场电流。

在这个位置，发电机电枢保持与电池无关，因为与电池电压相比，其输出较小，并且电池开始通过它放电。

随着发动机的转速开始增加，发电机的输出电压也开始上升。一旦超过电池电压，继电器就会接通，将发电机电枢与电池连接起来。

这将启动电池的充电。如果发电机输出进一步上升，则在大约 14.5 伏时激活额外的继电器，从而切断发电机励磁绕组。

当输出电压开始下降时，磁场电流衰减，直到该继电器停用。此时的继电器始终反复打开/关闭，将发电机输出维持在 14.5 V。

此操作可防止电池过度充电。

还有一个第三个继电器，其线圈绕组与发电机输出串联，整个发电机输出电流通过该继电器。

一旦发电机的安全输出电流变得危险高，可能是由于电池过度放电，该绕组激活继电器。该继电器现在分离发电机的励磁绕组。

该功能确保仅基本理论和所提出的汽车电压电流调节器的特定电路可能具有不同的规格，具体取决于特定的汽车尺寸。

1） 使用功率晶体管

在所示设计中，切断继电器被D5取代，一旦发电机输出降至电池电压以下，D《》就会反向偏置。

因此，电池无法放电到发电机中。如果点火开关启动，发电机励磁绕组通过指示灯和T1获得电流。

集成了二极管 D3，以避免由于交流发电机的电枢电阻减小而从励磁线圈汲取电流。随着发动机转速的增加，发电机的输出成比例地上升，并开始通过D3和T1提供自己的场电流。

随着D3阴极侧电压的上升，警告灯逐渐变暗，直到熄灭。

当发电机输出达到约13-14 V时，电池再次开始充电。IC1的工作方式类似于跟踪发电机输出电压的电压比较器。

随着发电机输出电压的增加，运算放大器反相输入端的电压首先大于同相输入端的电压，因此IC输出保持低电平，T3保持关断状态。

一旦输出电压高于5.6 V，反相输入电压由D4调节和控制在此电平。

当输出电压超过规定的最高电位（通过P1设置）时，IC1的同相输入高于反相输入，导致IC1输出变为正。这将激活 T3。关闭 T2 和 T1，抑制流向发电机场的电流。

现在，发电机场电流衰减，输出电压开始下降，直到比较器再次恢复。R6提供几百毫伏的迟滞，有助于电路像开关稳压器一样工作。T1要么切换得更用力，要么被切断，从而耗散相当低的功率。

当前法规通过 T4 受到影响。一旦通过R9的电流高于选定的最高电平，其周围的压降就会导致T4接通。这提高了IC1同相输入端的电位，并隔离了发电机场电流。

为 R9 选择的值（0.033 Ohm/20 W，由 10 个 0.33 Ohm/2 W 并联电阻组成）适合获得高达 20 A 的最佳输出电流。如果需要更大的输出电流，可以适当降低R9值。

器件的输出电压和电流必须通过适当设置P1和P2来固定，以满足原始稳压器的标准。T1 和 D5 应安装在散热器上，并且必须与机箱严格隔离。

2） 一种更简单的汽车交流发电机电压电流调节器

下图显示了使用最少元件数的固态汽车交流发电机电压和电流控制器电路的另一种变体。

通常，当电池电压低于完全充电水平时，稳压器IC CA 3085输出保持关闭状态，这允许达林顿晶体管处于导通模式，从而保持励磁线圈通电，交流发电机运行。

由于IC CA3085在这里作为基本比较器进行操纵，因此当电池充电至完全充电水平（可能为14.2 V）时，IC引脚#6处的电位变为0V，从而关闭磁场线圈的电源。

因此，来自交流发电机的电流衰减，抑制电池的任何进一步充电。从而防止电池过度充电。

现在，当电池电压降至CA3085引脚6阈值以下时，输出再次变为高电平，导致晶体管导通，并为励磁线圈供电。

交流发电机开始向电池供电，使其再次开始充电。

零件清单

3） 晶体管汽车交流发电机调节电路

参考下面的嵌套固态交流发电机电压电流调节器图，V4的配置类似于串联调整管，用于调节交流发电机磁场的电流。该晶体管与两个 20 安培二极管一起被钳制在外部散热器上。有趣的是，即使在最大场电流下，V1的耗散也不是很高，而只是在3安培以内。

然而，与中档相反，整个场的压降对应于晶体管V1的压降，导致最高耗散不超过10瓦。

每当点火开关关闭时，二极管 D1 都会保护调整管 V4 免受励磁线圈内产生的电感尖峰的影响。 传输整个励磁电流的二极管 D2 为驱动晶体管 V2 提供额外的工作电压，并保证调整管 V4 在大背景温度下可以被切断。

晶体管 V3 的工作方式类似于 V4 的驱动器，该晶体管上的基极电流摆幅为 3 mA 至 5 mA，允许 V4 的完全“开”到完全“关”切换。

电阻R8提供过温期间的电流路径。电容C1对于防止稳压器振荡至关重要，因为系统周围会产生高增益环路。这里建议使用钽电容器以提高精度。

控制检测电路的初级元件封装在由晶体管V1和V2组成的平衡差分放大器内。该交流发电机调节器的布局特别值得关注的是确保没有温度漂移问题。为此，大多数连接电阻器必须是绕线型电阻器。

电压控制电位器R2值得特别考虑，因为它不应因振动或温度极端条件而偏离其设置。此设计中使用的 20 欧姆电位器非常适合该程序，但几乎每个旋转式的优质绕线电位器都可能很好。在这种汽车交流发电机电压电流调节器设计中必须避免直线微调器品种。

4） IC 741 汽车交流发电机电压电流调节器充电器电路

该电路提供电池充电的固态管理。交流发电机的励磁绕组在开始时通过点火灯泡进行激励，就像传统方法一样。

穿过WL端子的电流通过Q1传播到F端子，最后到达励磁线圈。一旦发动机通电，来自汽车发电机的电流就会通过 D2 移动到 Q1。由于WL端电压超过电池的电压，点火指示灯会熄灭。电流同样通过D5流向电池。

此时，作为比较器的IC1检测电池电压。当同相输入端的电压高于反相输入（通过齐纳D4钳位在6.4 V）时，运算放大器的输出变为高电平。

电流随后通过D3和R2流向Q2基极，并立即将其打开。因此，该动作使Q1基极将其关闭并消除施加在励磁绕组上的电流。交流发电机输出现在下降，导致电池电压也相应下降。

此过程可确保电池电压始终保持恒定，并且永远不会过度充电。电池完全充电电压可以通过RV1调整到大约13.5伏。

在启动汽车的寒冷天气条件下，电池电压可能会显着下降。一旦发动机点燃，电池的内阻也会变得非常低，迫使它从交流发电机中拉出过多的电流，从而导致交流发电机可能劣化。为了限制这种高电流消耗，在交流发电机的主电源端子内引入了电阻R4。

选择 R4 电阻时，确保在尽可能高的电流（通常为 20 安培）下产生 0.6 伏的电压，从而导致 Q3 导通。Q3激活电流的瞬间通过R2通过电源线流向Q2基极，将其打开，然后关闭Q1并切断流向励磁绕组的电流。因此，发电机或交流发电机的输出现在下降。

无需对汽车中交流发电机的原始接线进行修改。电路可以封装在旧的稳压盒中，Q1、Q2和D5必须连接到适当尺寸的散热器上。