Стабилизатор напряжения бортовой сети автомобиля

Предлагаемый широтно-импульсный стабилизатор напряжения бортовой сети автомобиля содержит те же узлы, что и его прототип [1], но за счёт применения микросхемы К561ТЛ1 (четыре триггера Шмитта) удалось мультивибратор и формирователь коротких импульсов собрать всего на одном её элементе, кроме того, использование мощного полевого p-канального транзистора позволило упростить узел управления выходным ключом.

Схема стабилизатора напряжения бортовой сети автомобиля показана на рисунке. Оно содержит стабилизатор напряжения питания микросхемы DD1 на стабилитроне VD1 и резисторе R4; генератор коротких импульсов низкого логического уровня с частотой следования 300…600 Гц на элементе DD1.1; времязадающий конденсатор С4, подключенный параллельно участку коллектор-эмиттер транзистора VT1; управляемый генератор тока на транзисторе VT2; измерительное устройство, как и в прототипе, с фильтром нижних частот, содержащее резистивный делитель напряжения R8—R10, стабилитрон VD5 и конденсатор С5; выходной мощный полевой транзистор VT3 и защитный диод VD6.

После подачи питания конденсатор С1 заряжается через резистор R4 до напряжения стабилизации стабилитрона VD1, начинает работать генератор коротких импульсов с частотой следования 300…600 Гц.

Рассмотрим один период работы стабилизатора, начиная с того момента, когда на выходе триггера DD1.1 появляется низкий логический уровень. Транзистор VT1 открывается током зарядки конденсатора СЗ и подаёт на входы элемента DD1.2 высокий уровень, одновременно разряжая конденсатор С4. На выходе элемента DD1.2 появляется низкий уровень, открывающий полевой транзистор VT3. Ток с вывода «15″ стабилизатора протекает через вывод «67″ и обмотку возбуждения генератора. По окончании импульса на выходе DD1.1 появляется высокий уровень, транзистор VT1 закрывается. Далее начинается зарядка конденсатора С4 током от управляемого генератора на транзисторе VT2 через резистор R5. Когда напряжение на конденсаторе С4 достигнет нижнего порога переключения триггера Шмитта DD1.2, он переключится, и на его выходе появится высокий уровень, закрывающий транзистор VT3. Дальнейшая зарядка конденсатора С4 (напряжение на нём ограничено диодом VD4 для защиты входных цепей микросхемы DD1) не. вызывает переключения элемента DD1.2.

Далее, когда на выходе генератора вновь формируется импульс низкого уровня, процессы повторяются.

Стабилизация напряжения осуществляется изменением относительной длительности включённого состояния полевого транзистора VT3 — этим процессом управляют измерительное устройство и генератор тока. При увеличении напряжения на выводе «15″ стабилизатора относительно вывода «Общий» увеличивается ток коллектора транзистора VT2. Конденсатор С4 начинает заряжаться быстрее, а относительная продолжительность включённого состояния транзистора VT3 уменьшается и, следовательно, уменьшается средний ток, протекающий через обмотку возбуждения генератора, — выходное напряжение генератора уменьшается.

В случае понижения напряжения на выводе «15″ устройства ток коллектора транзистора VT2 уменьшается, а время зарядки конденсатора С4 увеличивается. Относительная длительность включённого состояния транзистора VT3 и средний ток, протекающий через обмотку возбуждения генератора, увеличиваются, следовательно, увеличивается и выходное напряжение генератора.

Конструкция и детали стабилизатора напряжения

В стабилизаторе напряжения можно применить постоянные резисторы МТ, МЛТ, ОМЛТ, С2-23, С2-33, подстроечный резистор СП5-16, СП5-2, СП5-3, СП5-2В, СП5-ЗВ, СП5-2ВА, СП5-ЗВА или как в [1 ] СПО-05.

Конденсатор С1 — импортный фирм Jamicon, Samsung, Gloria, CapXon, остальные — плёночные К73-17 на напряжение 63 В.

Диоды 1N4148 можно заменить на КД522Б, КД510А, Д219А, Д223А, Д223Б, 1 N4001 — 1 N4007, диод КД209А — на КД212А, КД237А, КД213А.

Вместо транзистора КТ315Г можно использовать КТ315 А—КТЗ15В, КТ315Д—КТ315И, КТ3117А, а вместо КТ361Г — КТ361А— КТ361В, КТ361Д—КТ361И, КТ313А, КТ313Б.

Полевой транзистор RFP8P08 заменим на IRF5210, IRF6215, IRF9530, IRF9540, IRF9140.

Стабилитроны Д818Е можно заменить на Д818Д, КС191Д, КС 191Р, КС191Н, КС 191 У, КС191П, КС190В, КС190Г, КС190Д, а микросхему К561ТЛ1 — на К561ТЛ1 А, 564ТЛ1 или импортный аналог.

Вследствие простоты стабилизатор собран на отрезке макетной платы, который размещён в корпусе от реле-регулятора РН1. Возможно использование корпусов от регуляторов 12.3702, РН-2 [2]. Плата закреплена на стойках. Мощный полевой транзистор VT3 необходимо установить через изолирующую теплопроводящую прокладку на основание корпуса, предварительно смазав поверхности теплопроводящей пастой.

Налаживание стабилизатора напряжения

Для налаживания стабилизатора необходимы мультиметр, регулируемый стабилизированный источник питания с выходным напряжением 12… 15 В и максимальным током нагрузки не менее 1 А и осциллограф.

Стабилизатор напряжения подключают к источнику питания с установленным выходным напряжением 12 В. Осциллографом проверяют наличие импульсов частотой 300…600 Гц на выходе элемента DD1.1. Длительность коротких импульсов низкого уровня должна быть 100…300 мкс. Если частота и длительность импульсов выходят за указанные пределы, подбирают конденсатор С2. Далее проверяют наличие на коллекторе транзистора VT1 пилообразных импульсов с максимальным положительным напряжением около 9 В и отрицательным 0,5…0,7 В (относительно вывода 7 микросхемы DD1). Затем вход осциллографа подключают к выходу элемента DD1.2 — должны наблюдаться прямоугольные импульсы размахом около 9 В. Плавно повышают напряжение источника питания — в определённый момент длительность импульса высокого уровня должна резко увеличиться. Это значит, что напряжение, установленное на выходе источника питания, очень близко к напряжению стабилизации стабилизатора.

Проверяют длительности перепадов импульсов — они должны быть в пределах 5…20 мкс; короткие перепады вызывают излишний нагрев генератора Г221, а длинные — нагрев мощного транзистора VT3. При необходимости подбирают резистор R7. Это может потребоваться в случае замены полевого транзистора RFP8P08 другим, из числа рекомендованных из-за другой ёмкости затвор—исток.

Далее между выводом «67″ и общим проводом (корпусом) подключают лампу накаливания на напряжение 12 В мощностью 15 Вт. На выходе источника питания устанавливают напряжение 14,2 В. Вращая движок подстроечного резистора R9, находят момент резкого изменения яркости свечения лампы. Оставляют движок в положении, когда лампа погаснет.

Далее стабилизатор устанавливают на автомобиль и окончательно налаживают, как рекомендовано в [1].

ЛИТЕРАТУРА:

1. Тышкевич Е. ШИ регулятор напряжения. — Радио, 1984, № 6, с. 27, 28.
2. Синельников А. X. Электронные приборы для автомобилей. — М.: Энергоиздат, 1981.

C этой схемой также часто просматривают:

Простой стабилизатор
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ 12/220 В - 50 Гц
Преобразователь напряжения 12---> 220 В
Преобразователь напряжения 12---> 220 В до 200 Вт
Импульсный стабилизированный преобразователь напряжения
Терморегулятор для пасечного электроножа
Сигнализация — датчик проникновения
Схема измерителя ЭПС
Детектор скрытой проводки своими руками