РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 1994 года по МПК H02J7/00 

Изобретение относится к системам зарядки аккумуляторной батареи от электрических генераторов, вращающихся с переменной скоростью, преимущественно автомобильных.

Целью изобретения является повышение надежности и долговечности электрооборудования транспортного средства за счет ограничения диапазона изменения напряжения, поддерживаемого регулятором в бортовой сети.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема регулятора напряжения.

Регулятор содержит термодатчик 1, подключенный выводами 2 и 3 к клеммам аккумулятора и состоящий из двух параллельно соединенных делителей напряжения, выходы 4 и 5 которых соединены через резисторы 6 и 7 соответственно с первым и вторым входами компаратора 8, выход которого через резистор соединен с базой транзистора 9, коллектор которого через параллельно соединенные обмотку возбуждения генератора 10 и диод 11 соединен с отрицательной шиной питания, а эмиттер - с положительной. К шинам питания также подключены последовательно соединенные резистор 12 и стабилитрон 13, к точке соединения которых параллельно стабилитрону подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов 14, 15, 16, верхний и нижний выводы среднего резистора 15 соединены соответственно с анодом и катодом диодов 17 и 18, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора 8.

Термодатчик 1 предназначен для формирования двух уровней напряжения. Первый уровень, снимаемый с выхода 4, зависит от температуры аккумулятора с температурным коэффициентом примерно -40,5 мВ/К и практически не зависит от напряжения аккумулятора. Второй уровень напряжения, снимаемый с выхода 5 термодатчика 1, пропорционален напряжению на аккумуляторе и не зависит от температуры. В качестве нижнего плеча первого делителя могут быть использованы три последовательно соединенные стабисторы типа КС119.

Компаратор 8 может быть реализован на стандартных микросхемах К521СА3, К554СА3 или операционном усилителе в соответствующем включении с гистерезисом 50 . . . 100 мВ, работающем в диапазоне питающих напряжений 5 . . . 17 В.

Параметрический стабилизатор на резисторе 12 и стабилитроне 13 совместно с цепочкой резисторов 14, 15, 16 формирует два уровня напряжения, которые используются в качестве опорных при выходе за заданные пределы напряжения термозависимого делителя термодатчика (выход 4). Стабилитрон 13 должен обеспечивать напряжение стабилизации не менее максимально возможного напряжения на выходе 4 термодатчика 1 и не менее минимально допустимого напряжения в бортовой сети автомобиля, т. е. 7 . . . 9 В (например, Д 818 или КС 175).

Работает регулятор следующим образом. Предположим, что напряжение на выводах аккумулятора при некоторой фиксированной температуре ниже оптимального, т. е. напряжение на выходе 5 термодатчика 1 меньше, чем на его выходе 4. При этом на выходе компаратора 8 устанавливается напряжение, открывающее транзистор 9, что обусловливает протекание тока через обмотку возбуждения генератора 10 и увеличение напряжения в бортовой сети. Как только напряжение на аккумуляторе, а следовательно, и на выходе 5 термодатчика 1 превысит требуемый уровень, компаратор 8 перейдет в противоположное состояние, вызывая отсечку тока возбуждения генератора и уменьшение его выходного напряжения. Напряжение в бортовой сети и на аккумуляторе начнет уменьшаться, что в некоторый момент времени, определяемый гистерезисом компаратора, приведет к новому срабатыванию компаратора и повторению описанного процесса.

При изменении температуры аккумулятора изменяется напряжение, снимаемое с выхода 4 термодатчика 1, а следовательно, и напряжение в бортовой сети. Пока это напряжение изменяется в допустимых пределах, вновь введенные элементы 12 . . . 18 никак не влияют на работу регулятора, поскольку оба диода 17 и 18 заперты.

Предположим теперь, что температура аккумулятора повышается. Это сопровождается уменьшением опорного напряжения и соответствующим снижением напряжения, поддерживаемого регулятором в бортовой сети до тех пор, пока не откроется диод 17 и напряжение с верхнего вывода резистора 15 не окажется приложенным к первому входу компаратора. Дальнейшее уменьшение напряжения на выходе 4 термодатчика 1 сохраняет открытым диод 17 и обеспечивает подачу постоянного напряжения с верхнего вывода резистора 15 на первый вход компаратора 8. Таким образом осуществляется стабилизация напряжения в бортовой сети на заданном минимально допустимом уровне, определяемом разностью напряжения на резисторе 15 и прямым падением напряжения на диоде 17.

При уменьшении температуры аккумулятора напряжение на выходе 4 термодатчика 1 увеличивается, что приводит в некоторый момент к отпиранию диода 18 и фиксации напряжения на первом входе компаратора 8 на уровне, определяемом суммой прямого падения напряжения на диоде 18 и напряжение на резисторе 16.

Изменяя параметры резисторов 15 и 16, можно устанавливать требуемые пороги ограничения температурного изменения напряжения, поддерживаемого регулятором в бортовой сети.

Таким образом, предложенное техническое решение, обеспечивая оптимальное напряжение на выводах аккумулятора в широком диапазоне температур, позволяет повысить долговечность и надежность работы остального электрооборудования транспортного средства за счет исключения чрезмерно высокого или низкого напряжения в бортовой сети при экстремальных значениях температуры.

(56) Патент ЕПВ N 0179935, кл. H 02 J 7/24, 1985.

Журнал "Радио", 1985, N 5, с. 24-27.

Использование: изобретение относится к системам зарядки аккумуляторной батареи от электрических генераторов, вращающихся с переменной скоростью, преимущественно автомобильных. Сущность изобретения: в регулятор, содержащий термодатчик 1, компаратор 8 и транзистор 9, введены последовательно соединенные резистор 12 и стабилизатрон 13, параллельно которому подключена цепочка из трех последовательно соединенных резисторов 14 - 16, причем верхний и нижний выводы среднего резистора соединены соответственно с анодом первого 17 и катодом второго 18 диода, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора 8. Изобретение, обеспечивая оптимальное напряжение на аккумуляторе, в широком диапазоне температур, позволяет повысить долговечность и надежность работы остального электрооборудования автомобиля за счет исключения чрезмерного высокого и низкого напряжения в бортовой сети при экстремальных значениях температуры. 1 ил.

РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ, содержащий термодатчик, подключенный к аккумулятору и состоящий из термочувствительного и термонезависимого делителей напряжения, выходы которых через резисторы соединены соответственно с первым и вторым входами компаратора, выход которого через резистор соединен с базой транзистора, коллектор которого подключен через параллельно соединенные обмотку возбуждения генератора и диод к общей шине питания, а эмиттер соединен с положительной шиной питания, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и долговечности электрооборудования за счет ограничения диапазона температурного изменения напряжения в бортовой сети автомобиля, в него введены между шинами питания последовательно соединенные резистор и стабилитрон, параллельно которому подключен делитель напряжения из трех последовательно соединенных резисторов, причем верхний и нижний выводы среднего резистора соединены соответственно с анодом первого и катодом второго диодов, вторые выводы которых соединены с первым входом компаратора.