下面介紹的4個簡單的汽車電壓電流調(diào)節(jié)器電路是作為任何標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)壓器的直接替代品而創(chuàng)建的，雖然主要是為發(fā)電機開發(fā)的，但它將與交流發(fā)電機同樣有效地工作。

如果分析傳統(tǒng)汽車交流發(fā)電機穩(wěn)壓器的功能，我們會發(fā)現(xiàn)令人驚訝的是，這些類型的穩(wěn)壓器通常像它們一樣值得信賴。

雖然大多數(shù)現(xiàn)代汽車都配備了固態(tài)穩(wěn)壓器來調(diào)節(jié)交流發(fā)電機的電壓和電流輸出，但您仍然可能會發(fā)現(xiàn)無數(shù)早期的汽車安裝了機電式穩(wěn)壓器，而這些穩(wěn)壓器恰好可能不可靠。

汽車機電調(diào)節(jié)器的工作原理

機電汽車交流發(fā)電機穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)功能如下所述：

一旦發(fā)動機處于怠速模式，發(fā)電機就開始通過點火警告燈獲得磁場電流。

在這個位置，發(fā)電機電樞保持與電池?zé)o關(guān)，因為與電池電壓相比，其輸出較小，并且電池開始通過它放電。

隨著發(fā)動機的轉(zhuǎn)速開始增加，發(fā)電機的輸出電壓也開始上升。一旦超過電池電壓，繼電器就會接通，將發(fā)電機電樞與電池連接起來。

這將啟動電池的充電。如果發(fā)電機輸出進(jìn)一步上升，則在大約 14.5 伏時激活額外的繼電器，從而切斷發(fā)電機勵磁繞組。

當(dāng)輸出電壓開始下降時，磁場電流衰減，直到該繼電器停用。此時的繼電器始終反復(fù)打開/關(guān)閉，將發(fā)電機輸出維持在 14.5 V。

此操作可防止電池過度充電。

還有一個第三個繼電器，其線圈繞組與發(fā)電機輸出串聯(lián)，整個發(fā)電機輸出電流通過該繼電器。

一旦發(fā)電機的安全輸出電流變得危險高，可能是由于電池過度放電，該繞組激活繼電器。該繼電器現(xiàn)在分離發(fā)電機的勵磁繞組。

該功能確保僅基本理論和所提出的汽車電壓電流調(diào)節(jié)器的特定電路可能具有不同的規(guī)格，具體取決于特定的汽車尺寸。

1） 使用功率晶體管

在所示設(shè)計中，切斷繼電器被D5取代，一旦發(fā)電機輸出降至電池電壓以下，D《》就會反向偏置。

因此，電池?zé)o法放電到發(fā)電機中。如果點火開關(guān)啟動，發(fā)電機勵磁繞組通過指示燈和T1獲得電流。

集成了二極管 D3，以避免由于交流發(fā)電機的電樞電阻減小而從勵磁線圈汲取電流。隨著發(fā)動機轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)電機的輸出成比例地上升，并開始通過D3和T1提供自己的場電流。

隨著D3陰極側(cè)電壓的上升，警告燈逐漸變暗，直到熄滅。

當(dāng)發(fā)電機輸出達(dá)到約13-14 V時，電池再次開始充電。IC1的工作方式類似于跟蹤發(fā)電機輸出電壓的電壓比較器。

隨著發(fā)電機輸出電壓的增加，運算放大器反相輸入端的電壓首先大于同相輸入端的電壓，因此IC輸出保持低電平，T3保持關(guān)斷狀態(tài)。

一旦輸出電壓高于5.6 V，反相輸入電壓由D4調(diào)節(jié)和控制在此電平。

當(dāng)輸出電壓超過規(guī)定的最高電位（通過P1設(shè)置）時，IC1的同相輸入高于反相輸入，導(dǎo)致IC1輸出變?yōu)檎＿@將激活 T3。關(guān)閉 T2 和 T1，抑制流向發(fā)電機場的電流。

現(xiàn)在，發(fā)電機場電流衰減，輸出電壓開始下降，直到比較器再次恢復(fù)。R6提供幾百毫伏的遲滯，有助于電路像開關(guān)穩(wěn)壓器一樣工作。T1要么切換得更用力，要么被切斷，從而耗散相當(dāng)?shù)偷墓β省?/p>

當(dāng)前法規(guī)通過 T4 受到影響。一旦通過R9的電流高于選定的最高電平，其周圍的壓降就會導(dǎo)致T4接通。這提高了IC1同相輸入端的電位，并隔離了發(fā)電機場電流。

為 R9 選擇的值（0.033 Ohm/20 W，由 10 個 0.33 Ohm/2 W 并聯(lián)電阻組成）適合獲得高達(dá) 20 A 的最佳輸出電流。如果需要更大的輸出電流，可以適當(dāng)降低R9值。

器件的輸出電壓和電流必須通過適當(dāng)設(shè)置P1和P2來固定，以滿足原始穩(wěn)壓器的標(biāo)準(zhǔn)。T1 和 D5 應(yīng)安裝在散熱器上，并且必須與機箱嚴(yán)格隔離。

2） 一種更簡單的汽車交流發(fā)電機電壓電流調(diào)節(jié)器

下圖顯示了使用最少元件數(shù)的固態(tài)汽車交流發(fā)電機電壓和電流控制器電路的另一種變體。

通常，當(dāng)電池電壓低于完全充電水平時，穩(wěn)壓器IC CA 3085輸出保持關(guān)閉狀態(tài)，這允許達(dá)林頓晶體管處于導(dǎo)通模式，從而保持勵磁線圈通電，交流發(fā)電機運行。

由于IC CA3085在這里作為基本比較器進(jìn)行操縱，因此當(dāng)電池充電至完全充電水平（可能為14.2 V）時，IC引腳#6處的電位變?yōu)?V，從而關(guān)閉磁場線圈的電源。

因此，來自交流發(fā)電機的電流衰減，抑制電池的任何進(jìn)一步充電。從而防止電池過度充電。

現(xiàn)在，當(dāng)電池電壓降至CA3085引腳6閾值以下時，輸出再次變?yōu)楦唠娖?，?dǎo)致晶體管導(dǎo)通，并為勵磁線圈供電。

交流發(fā)電機開始向電池供電，使其再次開始充電。

零件清單

3） 晶體管汽車交流發(fā)電機調(diào)節(jié)電路

參考下面的嵌套固態(tài)交流發(fā)電機電壓電流調(diào)節(jié)器圖，V4的配置類似于串聯(lián)調(diào)整管，用于調(diào)節(jié)交流發(fā)電機磁場的電流。該晶體管與兩個 20 安培二極管一起被鉗制在外部散熱器上。有趣的是，即使在最大場電流下，V1的耗散也不是很高，而只是在3安培以內(nèi)。

然而，與中檔相反，整個場的壓降對應(yīng)于晶體管V1的壓降，導(dǎo)致最高耗散不超過10瓦。

每當(dāng)點火開關(guān)關(guān)閉時，二極管 D1 都會保護(hù)調(diào)整管 V4 免受勵磁線圈內(nèi)產(chǎn)生的電感尖峰的影響。 傳輸整個勵磁電流的二極管 D2 為驅(qū)動晶體管 V2 提供額外的工作電壓，并保證調(diào)整管 V4 在大背景溫度下可以被切斷。

晶體管 V3 的工作方式類似于 V4 的驅(qū)動器，該晶體管上的基極電流擺幅為 3 mA 至 5 mA，允許 V4 的完全“開”到完全“關(guān)”切換。

電阻R8提供過溫期間的電流路徑。電容C1對于防止穩(wěn)壓器振蕩至關(guān)重要，因為系統(tǒng)周圍會產(chǎn)生高增益環(huán)路。這里建議使用鉭電容器以提高精度。

控制檢測電路的初級元件封裝在由晶體管V1和V2組成的平衡差分放大器內(nèi)。該交流發(fā)電機調(diào)節(jié)器的布局特別值得關(guān)注的是確保沒有溫度漂移問題。為此，大多數(shù)連接電阻器必須是繞線型電阻器。

電壓控制電位器R2值得特別考慮，因為它不應(yīng)因振動或溫度極端條件而偏離其設(shè)置。此設(shè)計中使用的 20 歐姆電位器非常適合該程序，但幾乎每個旋轉(zhuǎn)式的優(yōu)質(zhì)繞線電位器都可能很好。在這種汽車交流發(fā)電機電壓電流調(diào)節(jié)器設(shè)計中必須避免直線微調(diào)器品種。

4） IC 741 汽車交流發(fā)電機電壓電流調(diào)節(jié)器充電器電路

該電路提供電池充電的固態(tài)管理。交流發(fā)電機的勵磁繞組在開始時通過點火燈泡進(jìn)行激勵，就像傳統(tǒng)方法一樣。

穿過WL端子的電流通過Q1傳播到F端子，最后到達(dá)勵磁線圈。一旦發(fā)動機通電，來自汽車發(fā)電機的電流就會通過 D2 移動到 Q1。由于WL端電壓超過電池的電壓，點火指示燈會熄滅。電流同樣通過D5流向電池。

此時，作為比較器的IC1檢測電池電壓。當(dāng)同相輸入端的電壓高于反相輸入（通過齊納D4鉗位在6.4 V）時，運算放大器的輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

電流隨后通過D3和R2流向Q2基極，并立即將其打開。因此，該動作使Q1基極將其關(guān)閉并消除施加在勵磁繞組上的電流。交流發(fā)電機輸出現(xiàn)在下降，導(dǎo)致電池電壓也相應(yīng)下降。

此過程可確保電池電壓始終保持恒定，并且永遠(yuǎn)不會過度充電。電池完全充電電壓可以通過RV1調(diào)整到大約13.5伏。

在啟動汽車的寒冷天氣條件下，電池電壓可能會顯著下降。一旦發(fā)動機點燃，電池的內(nèi)阻也會變得非常低，迫使它從交流發(fā)電機中拉出過多的電流，從而導(dǎo)致交流發(fā)電機可能劣化。為了限制這種高電流消耗，在交流發(fā)電機的主電源端子內(nèi)引入了電阻R4。

選擇 R4 電阻時，確保在盡可能高的電流（通常為 20 安培）下產(chǎn)生 0.6 伏的電壓，從而導(dǎo)致 Q3 導(dǎo)通。Q3激活電流的瞬間通過R2通過電源線流向Q2基極，將其打開，然后關(guān)閉Q1并切斷流向勵磁繞組的電流。因此，發(fā)電機或交流發(fā)電機的輸出現(xiàn)在下降。

無需對汽車中交流發(fā)電機的原始接線進(jìn)行修改。電路可以封裝在舊的穩(wěn)壓盒中，Q1、Q2和D5必須連接到適當(dāng)尺寸的散熱器上。