Схема интегрального регулятора напряжения

Описывается несложный способ проверки работоспособности и метод понижения/повышения порога срабатывания регулятора.

Данный регулятор предназначен для автоматического поддержания напряжения на обмотке возбуждения генератора переменного тока автомобилей МАЗ, КАМАЗ, ЛАЗ, ПАЗ и им подобным 24-вольтовым грузовикам. На заводе устанавливается напряжение срабатывания 28.4В при этом погрешность регулирования достигает ±0.8В. Проблема в том, что на практике чаше оказывается, что погрешность регулятора +0.8В, а это значит, что напряжение регулирования получается 29.2В. Из-за чего в летний период времени аккумуляторы перезаряжаются, перегреваются и выкипают. Из 20 испытанных регуляторов только один попался с погрешностью -0.8В (27.6В). Такой регулятор прекрасно работает в генераторе одного из автобусов ПАЗ и уже второй год аккумуляторы чувствуют себя прекрасно.

Ниже приведена схема, срисованная мной с печатной платы регулятора Я120М1 ТУ 4573-001-44378337-99 производства ЗАО «Энергомаш» г. Калуга.:

Схема нарисована с учетом расположения выводов на корпусе регулятора, из-за чего получилась не совсем удобочитаемая, но нам это и не нужно. А нужен нам входной делитель транзистора Q2 (контакт «Р» — переключатель лето/зима). Он состоит из последовательно соединенных резисторов 470Ом + 3.3кОм и параллельных 8.2кОм + 22кОм. В пересчете получается 3.77кОм в нижнем плече делителя + 5.97кОм в верхнем. Переключатель лето/зима устроен таким образом, что при замыкании контакта «Р» на «массу» из схемы делителя исключается резистор 470Ом и сопротивление делителя становится 3.3кОм + 5.97кОм при этом напряжение возбуждения на генераторе увеличивается. Соответственно, что-бы уменьшить порог срабатывания регулятора, нужно увеличить сопротивление нижнего плеча входного делителя транзистора Q2. На практике это оказалось удобно сделать впаяв последовательно с резистором 470Ом подстроечный многооборотный резистор сопротивлением 1кОм. Тогда схема регулятора принимает след. вид:

Таким образом, меняя соотношение сопротивлений делителя можно подстроить работу регулятора на свой вкус. Ниже, на фото отмечены места, куда можно припаять подстроечный резистор:

Теперь самое важное — как же проверить исправность интегрального регулятора типа Я120М1 и узнать порог срабатывания. Для этого нужно всего две вещи: лампочка 12В 1-10Вт и регулируемый блок питания с максимальным пределом не менее 30В и с индикатором напряжения. Важно, что-бы блок питания был стабилизированным — простой «зарядник» не годится. Соединяем все согласно схеме:

Выставляем напряжение на блоке питания 24В. Теперь, если регулятор исправен, лампа должна засветиться при подаче напряжения на схему. Плавно увеличиваем напряжение БП до тех пор пока лампа не погаснет. Напряжение, при котором лампа перестает светиться и есть напряжение регулирования интегрального стабилизатора. Если при достижении 30В лампа не гаснет или гаснет выше 29.2В — регулятор неисправен или нарушена регулировка (например из-за влаги внутри корпуса). Теперь, если лампа погасла, плавно уменьшаем напряжение до 24В — лампа должна засветиться при напряжении на пару вольт ниже, чем при котором выключилась. Это явление называется гистерезис и оно очень полезно для фильтрации ложных срабатываний аналогового компаратора.

В настоящее время интегральные регуляторы напряжения (Я112А, ЯП2В, Я120АТ и ЯП2Б) широко используются на автомобильных и тракторных генераторах. В них часть элементов выполнены неразъемными по методу толстопленочной технологии на теплопроводящей кера­мической пластине (блок пассивных элементов—резисторы, проводники). Вторая часть (блок мощных активных элементов — бескор­пусные кремниевые транзисторы и диод выходного каскада) напаяна на высокотеплопроводную металлизированную керамическую под­ложку.

Блок пассивных элементов смонтирован на металлическом основании, служащем минусовым выводом схемы и теплоотводом мощных активных элементов. К контактным площадкам блока пассивных элементов припаяны выводы дискретных (отдельных) элементов схемы—конденсаторов, транзисторов — и блока мощных активных элементов. Схема регулятора закрыта пластмассовой крышкой для защиты от механических повреждений. Свободное простран­ство под крышкой заполнено герметизирующим топливоводостойким компаундом. Выводы ИРН (контактные площадки) изолированно закреплены на основании и обозначены на крышке буквами «В», «В», «Ш» на одних регуляторах и «В», «Ш», «Д», «С» на других. Схема не подлежит разборке и ремонту. Работа ИРН описана ниже.

Генераторная установка 15.3701 номинальной мощностью 1000 Вт напряжением 14 В используется на тракторах Т-150К, ДТ-75С и ком­байнах, имеющих потребители повышенной мощности. Установка создана на базе генератора Г309. Она представляет собой бескон­тактную индукторную пятифазную одноименнополюсную машину с односторонним электромагнитным возбуждением, встроенным ин­тегральным регулятором напряжения Я112Б, основным и дополни­тельным выпрямителями (блоком БПВ 12-100).

Рис. Генераторная установка 15.3701:
а — конструкция 1— крышка регулятора; 2 — регулятор напряжения; 3 — вы­прямитель; 4, 10 — подшипники; 5 — обмотка статора; 6 — пакет ротора; 7 — статор;8 — передняя крышка; 9 — обмотка возбуждения; 11 — шкив; 12 — втулка фланцевая, 13 — вентилятор генератора; 14—задняя крышка; 15 —вентилятор выпрямителя;
б — выпрямительный блок БПВ 12-100 с интегральным регулятором напряже­ния Я112Б; 1 — диод ВА-20 обратной полярности; 2—-диод ВА-20 прямой по­лярности; 3 — болт крепления теплоотвода; 4— диод дополнительного выпря­мителя; 5 — теплоотвод диодов прямой полярности; 6 — крышка выпрями­тельного блока; 7 — корпус ИРН конденсатора фильтра и двух резисторов; 8 — выводной болт «В»; 9 — резистор ППР; 10 — конденсатор; 11 — резистор подпитки обмотки возбуждения; 12 — ИPH; 13 — крышка корпуса ИРН; 14 — винт крепления ИРН; 15 — вывод «Д» дополнительного выпрямителя, 16 — ППР; 17 -— соединительная пластина диодов; 18 — корпус выпрямительного блока;
в — схема генераторной установки.

Схема генераторной установки 15.3701 с ИРН Я112Б приведена на рис. 4, в. Пять фазных выводов подве­дены от углов пятиугольника к основному двухполупериодному вы­прямителю. Три фазных вывода (от двух смежных и одного несмеж­ного углов) подведены к дополнительному однополупериодному вы­прямителю для питания обмотки возбуждения. Конденсатор фильтра в этой установке подключен выводом «+» к клемме «С», а вторым — к клемме «Ш» ИРН.

Схема интегрального регулятора напряжения Я112Б состоит из ряда функциональных каскадов. Измеритель напряжения (чувстви­тельный каскад) включает в себя стабилитрон Vст с входным дели­телем напряжения на резисторах Rl, R2, Rрег. Резистор Rрег служит для настройки регулятора на требуемый уровень напряжения. В ре­гулирующий каскад включены составной транзистор V3-V2, управля­емый транзистором VI, и резисторы Re, R4, R5. В схему регулятора подключены дополнительные элементы: резистор подпитки Rп (между клеммами «Б» и «Д»), улучшающий самовозбуждение генератора, конденсатор Сф, обеспечивающий работу генераторной установки без аккумуляторной батареи (сглаживает пульсацию выпрямительного напряжения), резистор Rup с переключателем посезонной регулировки ППР —для повышения уровня регулируемого напряжения на 0,8… 1,2 В при работе зимой.

Рис. Генераторная установка 17.3701: а — схема генераторной установки 17.3701; б — щеткодержатель с ИРН; 1 — ИРН; 2 — кожух; 3, 4 — контактные пластины щеток; 5 — щеткодержатель; 6 — контактная пластина вывода «Ш»; 7 — щетка.

Интегральный регулятор напряжения
Одним воскресным днем решил проверить заряд аккумулятора и работоспособность генератора. Диагностикой пришлось заняться по причине слабо горящей на панели приборов "лампы генератора".
Запустил двигатель, мультиметр подключил на клеммы аккумулятора. Прибор показал колебания напряжения 16-18В. От оборотов показания не менялись.
Первое на что подумал при данной проблеме это вышедшая из строя интегралка. Штатный интегральный регулятор — Я112В. Поехал купил новую интегралку, установил — но показания мультиметра стали чуть лучше 16-17В. Проблема сохранилась. Возможно интегралка была брак, тогда я решил разобраться с принципом работы возможных вариантов интегралок. Слышал что Я112А и Я112В в принципе взаимозаменяемы, скажу сразу без доработок — нет. Обшарил практически весь инет — но нормального комплексного решения не нашел — поэтому и решил сделать эту запись может кому и пригодится.

В чем же принципиальные отличия Я112А и я 112В? разобрал обе интегралки я обнаружил что отличий практически и нет — они даже комплектуются одними и теми же транзисторами. Отличие их заключается в том, что контакты (на интегралке Я112В) Б и В разъединены между собой а на Я112А спаяны.

Поэтому можно приобрести интегралку Я112А на которой будут выводы Ш-Б-В и Я11В(В1,В2) с маркировкой Ш-В-В, не знаю кто их производит но явно не запариваются насчет маркировки. Но правильно было бы маркировать как есть Ш-В-В для 112А и Ш-В-Б для Я112В.

Решил проверить купленную интегралку на работоспособность. Приобрел лампу 12В, 5Вт — усадил ее на клемы Ш и В (Б и В запаял между собой) — схему проверки привожу тут же. Схема проверки хоть и для Я112А — отличия этих интегралок я привел выше.
Регулируемым блоком питания подал напряжение с 12В постепенно поднимая выше.

Интегралка отработала ровно как и положено в пределах нормы — с 13,6В до 14,2В. Вопрос о ее браке отпал.

Почему нельзя заместо Я112В поставить Я112А. Согласно их схемам подключения в Я112А постоянно держит под потенциалом обмотку подмагничивания, поэтому даже когда авто не работает ток потребления составляет 1А. А Я112В потребляет лишь малую долю на радиоэлементы. Но заменить 112В на 112А можно если сделать переключатель и отдельно подвести питание к ней через этот переключатель. Этот переключатель в обход замка зажигания (если через замок, то он — замок, долго не проживет). Сечение провода должно выдерживать ток 5А, но лучше и с запасом.
А вот поставить вместо Я112А интегралку Я112В(В1,В2) можно без проблем — всего лишь надо запаять контакты Б и В — и она превратиться в 112А без каких либо последствий.

Решением моей проблемы стало — замена Я112В на Я112А с отдельным тумблером включения самой интегралки напрямую от "+" аккумулятора. Тумблер вывел в салон и цифровой вольтметр (продают в радиодеталях 200р.) для мониторинга заряда АКБ. Скачки напряжения прекратились зарядка стала ровной 14,2В