Электронный регулятор напряжения вместо РР-302

    В процессе эксплуатации своего мотоцикла К750 выпуска 1959 года с шестивольтовым генератором Г-414 у меня возникали постоянные проблемы с зарядкой аккумулятора. Виной этому служило старое механическое реле-регулятор РР-302: было практически невозможно настроить его, а если и получалось, то настройки быстро сбивались. Так появилась идея создать аналогичный по функциям электронный аналог.

    За основу была взята статья В. Гусева "Электронный стабилизатор вместо РР-302" (РАДИО №10, 1998), но построенный на её основе стабилизатор мягко говоря работать отказался (напряжение выдаваемое генератором с отключенной обмоткой возбуждения оказалось недостаточным для питания электронной схемы, хотя в статье и утверждается обратное), также он обладал низким КПД (из-за применения силового биполярного транзистора в качестве ключевого элемента) и недопустимо сильно грелся.

    Одним словом, оказалось что чем исправлять эти недостатки, было проще полностью переделать устройство, тем более что за последние годы элементная база резко шагнула вперед и сделала возможной повышение КПД устройства, что очень немаловажно, учитывая и так постоянную нехватку шестивольтового электричества выдаваемого 65-ваттным Г-414. Так на свет появилась новая схема:

Если вдаваться в подробности, то устройство генератора Г-414 принципиально отличается от 12-вольтового Г-424, что накладывает свой отпечаток на принципиальную схему регулятора напряжения:

Г-414 - генератор постоянного тока и у него на выходе якоря нет диодов защищающих батарею от разряда через обмотки якоря и возбуждения в тех случаях, когда генератор выдает напряжение меньше, чем напряжение батареи (например при выключенном двигателе).
У Г-414 один конец обмотки возбуждения соединен с выходом якоря, а регулирование напряжения осуществляется соединением и отсоединением второго конца обмотки возбуждения (шунта) с массой.

Логика работы регулятора напряжения проста:

Пока напряжение в сети меньше нормы, стабилитрон закрыт, транзистор КТ315 закрыт, на затворе полевого транзистора IRF3205 присутствует высокий уровень напряжения и он открыт, выход шунта замкнут на массу через полевой транзистор (сопротивление этого полевого транзистора в открытом состоянии составляет 0.008 ома, что обуславливает практически отсутствие потерь на нём, не в пример мощным биполярным транзисторам, на которых обычно теряется около одного вольта). Таким образом по обмотке возбуждения течет ток, что заставляет генератор "генерировать" напряжение, напряжение в сети растёт вверх.
Со временем напряжение в сети превышает норму, стабилитрон пробивает, транзистор КТ315 открывается, тем самым замыкая затвор полевого транзистора IRF3205 на массу, что приводит к закрытию полевого транзистора, выход шунта не соединён с массой. Таким образом по обмотке возбуждения ток не течёт, генератор напряжение генерировать перестаёт, напряжение в сети падает. И так далее процесс циклически повторяется.

    Диод КД226 необходим для защиты регулятора от всплесков ЭДС самоиндукции обмотки возбуждения при резком закрытии полевого транзистора. Диод КД2998 выполняет функцию аналогичную "реле обратного тока" в РР-302, то есть не даёт батарее разряжаться через обмотки якоря и возбуждения генератора. Этот диод должен обладать минимальным прямым падением напряжения, а также выдерживать ток в 10А.

    Монтировать регулятор лучше следующим образом: Диод КД226 крепится непосредственно к клеммам якоря и шунта генератора. Диод КД2998 крепится одной стороной непосредственно к клемме якоря, а другой стороной к общей проводке (батарее) и изолируется. Такое расположение элементов позволяет избавиться от прохождения тока большой силы от якоря генератора через лишние соединительные провода и разъёмы, что в свою очередь тоже повышает КПД регулятора. Далее оставшиеся элементы регулятора монтируются на небольшой плате с тремя выходами на ножевых разъёмах, один из которых масса, другой идёт к общей проводке, а третий к клемме шунта. Полевой транзистор монтируется на той же самой плате безо всяких радиаторов, в процессе работы он вообще не греется.

    В настройке этот регулятор напряжения не нуждается, и с указанными номиналами он поддерживал напряжение ровно 7.15 вольт. Тем не менее, изменяя сопротивление 200 ом, можно добиться и других значений регулировки. Увеличение сопротивления ведет к увеличению напряжения, а уменьшение - к уменьшению.