Разработка структурной схемы регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля. Расчет генератора прямоугольных импульсов, компаратора напряжения, датчика температуры, выходного каскада. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора.
При низкой оригинальности работы "Разработка монокристального монофункционального регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Превышение напряжения сверх допустимых пределов служит причиной перезаряда аккумуляторной батареи с последующим выходом ее из строя, пониженное напряжение вызывает недозаряд батареи. Функцию поддержания на постоянном уровне напряжения выполняет регулятор напряжения бортовой сети автомобиля, встраиваемый, как правило, в генератор переменного тока, снабженного выпрямителем на обычных или лавинных диодах (стабилитронах). В настоящее время существует большое разнообразие выпускаемых регуляторов напряжения для автомобильных бортовых электрических сетей с напряжением 14 В и 28 В с различным набором функций, которые можно разделить на два семейства: монофункциональные и мультифункциональные регуляторы напряжения. Данные регуляторы напряжения, изменяя величину тока в обмотке возбуждения генератора, поддерживают в заданных пределах напряжение на выходе генератора или в заданной точке бортовой электрической сети автомобиля, независимо от частоты вращения ротора генератора, тока нагрузки. Учитывая высокую техническую сложность контроля температуры электролита, изменения величины напряжения на батарее в момент зарядки добиваются введением зависимости, как правило, с отрицательным температурным коэффициентом напряжения настройки регулятора от температуры его корпуса.Увеличение силы тока в обмотке возбуждения увеличивает магнитный поток и с ним напряжение генератора, снижение тока возбуждения уменьшает напряжение. Если напряжение возрастает или уменьшается регулятор соответственно уменьшает или увеличивает ток возбуждения и вводит напряжение в нужные пределы. Таким образом, к регулятору напряжения обязательно должно быть подведено напряжение генератора или напряжение из другого места бортовой сети, где необходима его стабилизация, например, от аккумуляторной батареи, а также подсоединена обмотка возбуждения генератора. Особенностью автомобильных регуляторов напряжения является то, что они осуществляют дискретное регулирование напряжения путем включения и выключения в цепь питания обмотки возбуждения (в транзисторных регуляторах) или последовательно с обмоткой дополнительного резистора (в вибрационных и контактно-транзисторных регуляторах), при этом меняется относительная продолжительность включения обмотки или дополнительного резистора. В данных регуляторах в случае увеличения падения напряжения в цепи связи выхода генератора и удаленной контролируемой точки бортовой сети выше допустимой величины или разрыва цепи, регулятор переходит на управление генератором путем регулирования напряжения на его выходе (местное регулирование).Время заряда и разряда конденсатора, а, следовательно, время импульса и время паузы определяются величиной емкости конденсатора С1 и параметрами p-n-p-и n-p-n-транзисторов (в основном внутренними сопротивлениями транзисторов). В начальный момент, когда конденсатор С1 разряжен, транзистор VT10 закрыт, то потенциал на базе транзистора VT5 определяется делителем напряжения R2, R3 и R7 и будет определяться как uб (VT5) = uпит Далее через транзистор VT1 конденсатор С1 будет заряжаться до напряжения, присутствующего на базе транзистора VT5 (4,7 В). При срабатывании компаратора и транзистора VT10 будет наблюдаться процесс разряда конденсатора С1 через транзисторы VT7, VT4, VT9 и резистор R5, которые и будут определять время разряда конденсатора С1. Напряжение на конденсаторе будет уменьшаться до последующего срабатывания компаратора на транзисторах VT4 и VT5, то есть до потенциала, находящегося на базе транзистора VT5, который при открытом транзисторе VT10 будет определяться как uб (VT5) = VR3 VКЭ VR6.Т - триггер, называемый часто счетным триггером, характеризуется таблицей состояний 3.2.1.1. В соответствии с таблицей 3.2.1.1. характеристическое уравнение Т - триггера имеет вид Принципиальная электрическая схема Т - триггера приведена на рис. Диаграммы, поясняющие работу Т - триггера, приведены на рис. Учитывая тяжелые тепловые условия работы микросхемы для повышения стабильности и надежности работы транзистора с инжекционным питанием в данном случае применено питание n-p-n-транзистора не с помощью инжектора, а с помощью отдельно-размещенного p-n-p-транзистора, имеющего индивидуальное питание, которое позволяет исключить перекос в питании в результате технологического разброса параметров физической структуры интегрально-инжекционной логики, который имеет место в случае инжекторного питания.Рассмотренный ниже 5 - ти разрядный счетчик предназначен для формирования импульсов прямоугольной формы с различной частотой (периодом). В данном случае счетчик выполнен на счетных Т - триггерах, которые были описаны в п. Принципиальная электрическая схема счетчика приведена на рис. Тактируется данный счетчик непосредственно от генератора прямоугольных импульсов (приведен в п. С прямых выходов Т - триггеров (Q) сигнал снимается и подается на триггерное устройство, управляющее работой выходного каскада и транзистора.Учитывая то, что сигналы снимаются с инвертирующих выходов Т - триггеров (), то в начальный момент на
План
Содержание
1. Введение
2. Структурная схема регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля
2.1 Методы и способы регулирования напряжения в бортовой сети автомобиля
2.2 Метод регулирования напряжения с помощью широтно-импульсной модуляции
3. Разработка принципиальной электрической схемы регулятора напряжения
3.1 Генератор прямоугольных импульсов
3.2 Формирователь пилообразного напряжения
3.2.1 Т-триггер, построенный на основе интегрально-инжекционной логики
3.2.2 5 - ти разрядный счетчик на основе Т - триггеров
3.5 Блок защиты от перенапряжения в бортовой сети автомобиля
3.6 Датчик температуры
3.7 RS - триггер, управляющий работой выходного транзистора
3.8 Выходной каскад
3.9 Стабилизатор напряжения
4. Типовая схема включения регулятора напряжения в генераторную установку
5. Методика измерения и контроля параметров регулятора напряжения
6. Технологический маршрут изготовления монокристального регулятора напряжения
7. Заключение
Список использованных источников
Введение
В связи с бурным развитием в настоящее время автомобильной промышленности наблюдается повсеместное развитие и разработка различных электронных устройств, используемых на борту автомобиля для выполнения определенных полезных функций. Очень важной задачей для используемых на борту автомобиля потребителей электрической энергии, а также для подзарядки аккумуляторной батареи является поддержание на постоянном уровне напряжения бортовой сети автомобиля. Превышение напряжения сверх допустимых пределов служит причиной перезаряда аккумуляторной батареи с последующим выходом ее из строя, пониженное напряжение вызывает недозаряд батареи. Например, увеличение напряжения на 10 % сверх номинального снижает срок службы ламп примерно на 50 %. Функцию поддержания на постоянном уровне напряжения выполняет регулятор напряжения бортовой сети автомобиля, встраиваемый, как правило, в генератор переменного тока, снабженного выпрямителем на обычных или лавинных диодах (стабилитронах). Регулятор напряжения представляет собой интегральную микросхему гибридного или монокристального исполнения, который может включаться в бортовую сеть автомобиля по различным схемам включения.
В настоящее время существует большое разнообразие выпускаемых регуляторов напряжения для автомобильных бортовых электрических сетей с напряжением 14 В и 28 В с различным набором функций, которые можно разделить на два семейства: монофункциональные и мультифункциональные регуляторы напряжения. Данные регуляторы напряжения, изменяя величину тока в обмотке возбуждения генератора, поддерживают в заданных пределах напряжение на выходе генератора или в заданной точке бортовой электрической сети автомобиля, независимо от частоты вращения ротора генератора, тока нагрузки. Для обеспечения благоприятных режимов зарядки аккумуляторной батареи напряжение на ней в момент зарядки должно изменяться в зависимости от температуры электролита. Учитывая высокую техническую сложность контроля температуры электролита, изменения величины напряжения на батарее в момент зарядки добиваются введением зависимости, как правило, с отрицательным температурным коэффициентом напряжения настройки регулятора от температуры его корпуса. Величина температурного коэффициента различна для различных типов регуляторов и ее выбор зависит от типа аккумулятора, условий размещения генератора и аккумуляторной батареи, протяженности электрической сети от генератора до точки подключения аккумуляторной батареи.
Рассмотренный регулятор напряжения должен удовлетворять следующим требованиям: Напряжение настройки должно быть равно 14,1 ± 0,1 В;
Остаточное напряжение на выходном транзисторе не должно превышать 0,8 В;
Температурный диапазон работы микросхемы должен находиться в интервале температур от - 45 ОС до 100 ОС;
