|
Недостатки штатной схемы электропитания переменного тока мотоциклов и мопедов ("Курьер", "Сова", "Минск", "Пилот" и т.д.) хорошо известны. Для их устранения необходима установка АКБ и изготовление схемы для ее зарядки. Есть известные схемы однополупериодного выпрямителя (http://zid200.org.ru/articles/article17.php; http://www.atsystems.ru/zid200/112000.html). Их достоинства- простота, удобство "вживления" в схему мотоцикла.
Однако есть и недостатки. Их более чем достаточно. За счет однополупериодного выпрямления через обмотки генератора течет постоянный ток, нагревающий их. Он также создает встречное ротору магнитное поле, уменьшающее наводимую в обмотках ЭДС и размагничивающее ротор. Для зарядки АКБ используются только положительные полупериоды напряжения генератора, и таким образом его возможности используются не полностью. Стабилизирующая среднее напряжение в бортсети схема БКС "обрезает" только отрицательные полупериоды напряжения генератора. Положительные полупериоды, заряжающие АКБ, не ограничиваются, поэтому импульсы напряжения на АКБ могут достигать 30 В и более. Это вредно для АКБ и электронных устройств, подсоединяемых к бортсети.
Для решения этих проблем были созданы две сравнительно простых схемы выпрямителя?стабилизатора напряжения АКБ (Рис. 1; Рис. 2). Принцип их действия одинаковый- выпрямитель напряжения генератора и ключевой элемент, управляемый компаратором с гистерезисом. При уменьшении среднего напряжения на АКБ ниже определенного порога (13,5 В) ключ открывается, и выпрямленное напряжение поступает в бортсеть, питая нагрузку и заряжая АКБ. Когда среднее напряжение на АКБ повысится до 14,5 В, ключ закроется, и нагрузка питается от АКБ. За счет частого повторения процессов замыкания/размыкания ключа среднее напряжение в бортсети поддерживается равным 14 В.
От управляемого моста http://www.tl.ru/~alash/Courier/generator/generator.html предложенные схемы отличаются принципом стабилизации- в них отсутствует шунтирование обмотки генератора для ограничения напряжения, приводящее к нагреву обмотки током короткого замыкания и особенно сильно проявляющееся при малой нагрузке на генератор (выключенная фара и габаритные огни).
Схемы отличаются между собой типом ключевого элемента. В первой ключ совмещен с выпрямителем- тиристоры VS1 и VS2 одновременно выпрямляют напряжение генератора и замыкают/размыкают цепь нагрузки. Во второй выпрямитель собран по обычной мостовой схеме, а ключом служит MOSFET-транзистор VT1, имеющий малое (0,06 Ом) сопротивление канала в проводящем состоянии.
Сложностью при разработке схем было высокое значение пикового напряжения в бортсети (до 120 В при 6000 об/мин по данным http://www.tl.ru/~alash/Courier/generator/generator.html). Поэтому диоды, тиристоры и транзистор выбирались исходя из допустимого обратного напряжения/напряжения в закрытом состоянии не менее 150 В.
Первая схема имеет то преимущество, что тиристор запирается после снятия управляющего напряжения только при уменьшении тока нагрузки до очень малой величины. Соответственно, отсутствует ЭДС самоиндукции обмотки генератора. Вместе с тем есть минус- если управляющее напряжение было снято в самом начале импульса напряжения генератора, тиристор пропустит в нагрузку весь импульс целиком. Это может приводить (на высоких оборотах, при выключенной фаре и габаритных огнях) к возникновению кратковременных импульсов перенапряжения в боротсети. Для их устранения применен импульсный ограничитель (VD5 на Рис. 1).
Во второй схеме ключ закрывается сразу по снятии управляющего напряжения. При протекании значительного мгновенного тока через нагрузку возможно возникновение импульсов ЭДС самоиндукции довольно большой величины. Они ограничиваются встроенным в VT1 стабилитроном на 180 В, а остаток шунтируется импульсным ограничителем (VD7 на Рис. 2).
Энергетические характеристики схем практически одинаковы, и выбор между ними может осуществляться исходя из доступности деталей и конструктивных соображений. Например, в первой схеме аноды тиристоров соединены с корпусом, что упрощает монтаж (на изоляционные прокладки необходимо ставить только два диода- VD1 и VD2). Во второй схеме на изоляционные прокладки необходимо ставить все четыре диода VD1..VD4, а транзистор VT1 можно крепить непосредственно на корпус.
Примененные диоды Шоттки VD1..VD4 (КД270..КД273Д,Е) позволяют сократить потери за счет малого прямого падения напряжения. Их в крайнем случае можно заменить любыми выпрямительными диодами на ток не менее 10 А и обратным напряжением не менее 180 В либо (для второй схемы) выпрямительным мостом с теми же параметрами (например, KBPC1502). Тиристоры- на средний прямой ток не менее 10 А и обратное напряжение 180 В (например, BT152, MCR25). В крайнем случае можно использовать отечественные КУ202Ж1..КУ202Н1, уменьшив сопротивление резистора R9 до 160 Ом (мощностью 1 Вт). Но это крайне нежелательный вариант. Транзистор VT1 (в схеме рис. 2) можно заменить (смирившись с некоторым увеличением потерь) на BUZ30A, BUZ350, IRFP240 и подобные.
Номера выводов микросхемы DA1 в скобках относятся к LM311N (в корпусе PDIP-8).
Для установки схемы необходимо слегка доработать генератор. Вывод обмотки освещения, соединеный с массой (припаяный к заклепке на крышке генератора), необходимо отсоединить, а на его место припаять вывод обмотки датчика, который раньше шел к разъему на крышке генератора и дальше к клемме М БКС. Освободившийся вывод обмотки соединить с клеммой разъема генератора, идущей к клемме М БКС (той, от которой отпаяли вывод обмотки датчика).
Конструкция выпрямителя-стабилизатора произвольна. Можно собрать конструкцию в отдельном металлическом корпусе, использовав его стенки как теплоотвод для диодов и тиристоров (или транзистора). Как уже говорилось, для первой схемы диоды VD1, VD2 необходимо устанавливать на изоляционные прокладки и крепить пластмассовыми винтами (или обычными, но через изолирующие втулки). Тиристоры можно ставить прямо на радиатор, без изоляции. Обязательно рименять теплопроводящую пасту. Во второй схеме от радиатора (корпуса) изолируются все четыре диода (VD1-VD4), а транзистор ставится прямо на корпус.
На вход стабилизатора подключаются отсоединеные от клемм О и М входного разема БКС концы обмотки освещения. Выход схемы соединяется с проводами, отсоединенными от клем О1 и О2 выходного разъема БКС. АКБ удобно подключить через доработанный замок зажигания (http://www.atsystems.ru/zid200/112000.html).
Очень удобно собрать схему в корпусе БКС. Для этого нужно удалить все детали, относящиеся к штатной схеме стабилизатора (по схеме http://www.atsystems.ru/zid200/bks.jpg: VD3, VD6, VD7, VS2, R3, R4, C3). На освободившееся место установить схему, собранную на печатной или макетной плате, стенки корпуса БКС использовать как радиатор. Вход стабилизатора- к клеммам О и М входного разъема БКС, выход- к клеммам О2. Если провод к звуковому сигналу был подключен к О1, его надо переставить (или соединить) с клемой О2.
Плюс такого монтажа (в корпусе БКС)- в случае выхода схемы из строя (всякое бывает J) можно вернуться к штатной схеме за пару минут- просто отключить АКБ и поставить исправный штатный БКС.
Правильно собранный стабилизатор наладки не требует. Установив схему на мотоцикл, нужно измерить напряжение на АКБ при средних оборотах двигателя (2000-2500 об/мин). Если оно отличается от 14 В, необходимо выставить его подстроечным резистором (R4 на Рис. 1 и R2 на Рис. 2).
Номиналы и тип примененных деталей приведены в таблице:
| Позиция |
На Рис. 1 |
На Рис. 2 |
| R1 |
10 К |
56 К |
| R2 |
10 К |
4,7 К |
| R3 |
56 К |
51 К |
| R4 |
4,7 К |
1 К |
| R5 |
51 К |
10 К |
| R6 |
1 К |
1,5 М |
| R7 |
2 К |
20 К |
| R8 |
10 К |
10 К |
| R9 |
470 ом; 0,5 Вт |
100 |
| R10 |
1,5 М |
- |
| VD1,VD2 |
КД273Е |
КД273Е |
| VD3,VD4 |
КД102А (1N4003) |
КД273Е |
| VD5 |
P6KE18A |
КС168А (BZX55C6V8) |
| VD6 |
КС168А (BZX55C6V8) |
КС220Ж (BZX55C20) |
| VD7 |
- |
P6KE18A |
| VS1, VS2 |
MCR25D |
- |
| VT1 |
MPSA92 |
BUZ341 |
| VT2 |
- |
MPSA92 |
| DA |
К554СА3 (LM311N) |
К554СА3 (LM311N) |
|
