На автомашине вышел из строя электронный стабилизатор бортового напряжения. Что делает хозяин? Если он не радиолюбитель, покупает новый и заменяет им испорченный. Радиолюбитель же самостоятельно изготовит оригинальное устройство, да такое, что оно по характеристикам не уступит старому (а зачастую и превзойдет его). Помещенная ниже статья - еще одно подтверждение сказанного.

При отказе автомобильного стабилизатора напряжения (выполненного в виде малогабаритного узла, встраиваемого непосредственно в корпус генератора) не всегда удается без проблем приобрести исправный для замены. Решив изготовить на основе публикаций в журнале "Радио" самодельный стабилизатор взамен 17.3702 для генератора 37.3701 (ВАЗ 2104, 2105, 2107, 2108, 2109), я сразу же столкнулся с необходимостью использования в устройстве только миниатюрных деталей и минимизации их числа. Это диктовалось дефицитом свободного места для установки стабилизатора.

Одно из решений этой задачи - использование в стабилизаторе микросхемного детектора понижения напряжения КР1171СП47 (зарубежный аналог - PST529) [1]. Детектор по схеме (рис. 1,а) как нельзя лучше подходит для стабилизатора в качестве его первой ступени. Принцип действия детектора иллюстрирует рис. 1,б.

Стабилизатор бортового напряжения на микросхеме КР1171СП47

При достижении увеличивающимся входным напряжением порогового уровня (4,7 В для КР1171СП47 и 4,8 В для PST529) детектор скачкообразно переключается из нулевого состояния в единичное (выходное напряжение снимают с нагрузочного резистора, включаемого между выводами 1 и 3). Температурный коэффициент напряжения переключения детектора находится в пределах ±0,03 %/°С. Прибор выпускают в пластмассовом трехвыводном корпусе КТ - 26. Собственный потребляемый ток не превышает нескольких десятков микроампер.

Автомобильный стабилизатор напряжения должен управлять током через обмотку возбуждения генератора так, чтобы напряжение на аккумуляторной батарее находилось в пределах 13,8...14,1 В [2].

Уход напряжения из этого интервала приводит к преждевременному износу батареи.

Детектор в стабилизаторе можно питать с выхода делителя напряжения, состоящего из стабилитрона и токозадающего резистора. Стабилитрон должен быть таким, чтобы сумма напряжения стабилизации и напряжения срабатывания детектора находилась в указанных пределах, т. е. со стабилитроном на 9,2 В и детектором КР1171СП47 стабилизатор обеспечит напряжение на аккумуляторной батарее 13,9 В (с PST529 - 14 В).

Поскольку ток обмотки возбуждения при коммутации может достигать нескольких ампер, на выходе стабилизатора потребуется мощный составной транзистор. Принципиальная схема стабилизатора показана на рис. 2.

Стабилизатор бортового напряжения на микросхеме КР1171СП47

Диоды VD2 и VD3 защищают мощный транзистор VT1 от высоковольтных выбросов напряжения. Работа стабилизатора каких-либо особенностей не имеет. Ширину петли "гистерезиса" напряжения на батарее целиком определяют характеристики компаратора в детекторе напряжения; она близка к 0,2 В.

Работу по изготовлению нового стабилизатора начинают с разборки вышедшего из строя (17.3702). Для этого отключают выводы стабилизатора и снимают его с генератора. Отвинчивают винт М3, прикрепляющий к корпусу латунный угольник, и распаивают (удаляют припой) два вывода - ближайший к этому винту и ближайший к первому - это выводы от графитовых коллекторных щеток, находящихся на противоположной стороне корпуса и обозначенных буквами Ш и В. Распайку удобнее всего проводить, пользуясь паяльником и приспособлением для отсасывания расплавленного припоя. Затем выдвигают угольник с деталями по пластмассовым направляющим корпуса, отпаивают плату от трех уголковых выводов и демонтируют транзисторы.

Схема подключения изготовленного стабилизатора к генератору 37.3701 показана на рис. 3. Нумерация деталей стабилизатора (он обведен пунктирной линией) сохранена такой же, как на рис. 2. В генераторе (он обведен штрихпунктирной линией) ОВ - обмотка возбуждения генератора.

Стабилизатор бортового напряжения на микросхеме КР1171СП47

Все элементы стабилизатора (кроме диода VD2 и транзистора VT1) монтируют на печатной плате размерами 33x24 мм из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Чертеж платы представлен на рис. 4. Транзистор крепят на свое место на угольнике и изгибают выводы под прямым углом так, чтобы при установке платы (стороной с деталями - внутрь) они вошли каждый в свое отверстие.

Стабилизатор бортового напряжения на микросхеме КР1171СП47

Рядом, как и в заводском варианте, можно смонтировать второй такой же транзистор и соединить их параллельно. Однако увеличения надежности работы стабилизатора можно ожидать лишь в том случае, если оба транзистора либо тщательно подобраны одинаковыми по параметрам, либо уравнены их режимы по току коллектора (для чего в их эмиттерную цепь включают и подбирают уравнивающие резисторы малого сопротивления).

Действительно повысить надежность работы узла с одним (а не двумя) транзистором можно, если КТ973А заменить на КТ853А. Для этого, однако, придется незначительно скорректировать печатную плату с учетом различия в их цоколевке. Под транзисторы следует заложить теплопроводящую пасту.

Диод VD2 припаян к выводам Ш и В на корпусе стабилизатора.

При окончательной сборке стабилизатора смонтированную плату устанавливают на место старой, припаивают ее к выводам угольника и пропаивают выводы транзистора. Не забудьте обеспечить надежное соединение между общим (минусовым) проводником платы и угольником. Для этого на плате предусмотрено отверстие А - в него впаивают проволочную перемычку диаметром 0,8 мм, второй конец которой припаивают к угольнику снаружи. Угольник с платой по направляющим вдвигают на прежнее место и закрепляют винтом М3. Заключительная операция - пропайка выводов Ш и В, распаянных в начале разборки.

Прежде чем монтировать собранный стабилизатор на генератор, следует убедиться в его работоспособности. Для этого потребуются источник постоянного напряжения, регулируемого в пределах 2...16 В, способный отдать в нагрузку ток 4,5...5 А (в крайнем случае подойдет девятиамперный ЛАТР с выпрямителем на мощных диодах и эффективным сглаживающим фильтром), нагрузочный резистор сопротивлением 5...10 Ом мощностью не менее 50 Вт и вольтметр постоянного тока со шкалой на 16 В (или любой авометр).

Выводы В и Б стабилизатора соединяют с плюсовым выводом источника, а корпус - с минусовым. Нагрузочный резистор включают между плюсовым выводом источника и выводом Ш стабилизатора (можно временно припаять к пропаиваемому выводу на угольнике стабилизатора, ближайшему к винту М3), вольтметр - между выводом Ш и корпусом стабилизатора.

Источник питания устанавливают на минимум выходного напряжения и включают в сеть. При увеличении напряжения питания до 9,2 В вольтметр должен показывать такое же увеличение. Дальнейшее увеличение питающего напряжения приведет к открыванию стабилитрона VD1, при этом начинает работать детектор и открывается транзистор VT1 - показания вольтметра должны уменьшится до напряжения насыщения коллектор - эмиттер транзистора, т. е. примерно до 1,5 В.

Если продолжать увеличивать напряжение питания, то показания вольтметра останутся без изменения. Однако на отметке 14 В произойдет переключение детектора и закрывание транзистора VT1 - вольтметр должен показать напряжение 14 В.

После описанной проверки стабилизатор устанавливают на свое место на генераторе, восстанавливают все соединения и испытывают в комплексе.

В заключение необходимо заметить, что наряду с КР1171СП47 в стабилизаторе с тем же успехом можно использовать другие детекторы напряжения этой серии. Необходимо лишь подобрать стабилитрон VD1 (см. рис. 2), чтобы его напряжение стабилизации в сумме с напряжением срабатывания применяемого детектора находилось в пределах 13,8... 14,1 В. Так, для работы с детектором КР1171СП64 потребуется стабилитрон на напряжение 7,6 В.

Если требуется обеспечить минимально возможное значение температурного коэффициента напряжения стабилизации, следует использовать стабилитрон на напряжение 5,6 В и детектор КР1171СП87.

Стабилитрон VD1 в делителе напряжения (рис. 2 и 3) можно заменить резистором, подобрав его таким, чтобы детектор срабатывал при напряжении 13,8...14,1 В между выводом Б и общим проводом. Это несколько увеличит "гистерезис" стабилизатора, но зато улучшит его термостабильность и избавит от подборки стабилитрона.

Литература

  • Интегральные микросхемы. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Справочник (изд. второе, исправл. и дополн). - М.: ДОДЭКА, 1998.
  • Автомобили ЖИГУЛИ. ВАЗ 2104, 2105, 2107. Устройство. Ремонт. Справочник (изд. второе). - М.: Транспорт, 1991.
  • Автор: Ю.Китрарь, г.Самара

    Добавить комментарий

    Защитный код
    Обновить

    Навигация

    Инструкции по эксплуатации

    Copyright © 2017 Электрические принципиальные схемы.