Стабилизатор напряжения на КР1171СП47

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. 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].

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. 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 МЗ, 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 штрих-пунктирной линией) ОВ — обмотка возбуждения генератора.

Все элементы стабилизатора (кроме диода VD2 и транзистора VT1) монтируют на печатной плате размерами 33x24 мм из фольгироваиного 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.

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 МЗ. 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 МЗ), 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.

ЛИТЕРАТУРА

1. Интегральные микросхемы. Микросхемы для линейных источников питания и их применение. Справочник (изд. второе, исправл. и до-полн). — М.: ДОДЭКА, 1998.
2. Автомобили ЖИГУЛИ. ВАЗ 2104, 2105, 2107. Устройство. Ремонт. Справочник (изд. второе). — М.: Транспорт, 1991.

Примечание редакции. 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.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 6 номер 2003 год