Защита от перенапряжения переменного тока для динамо-машины велосипеда (генератора переменного тока)

Есть два подхода, которые я бы предложил.

Самый простой подход

Постоянно подключите силовой резистор параллельно D1, чтобы обеспечить минимальную нагрузку на генератор. например 220 или 470 Ом. Это предотвратит слишком высокое повышение выходного напряжения, но имеет недостаток, заключающийся в том, что оно «крадет» часть мощности у нагрузки. Тем не менее, вы можете найти компромиссное значение резистора, т. е. значение, которое предотвращает перенапряжение, но имеет незначительные потери.

Более сложный

Подсоедините следующую цепь к клеммам нагрузки (после выпрямленного выхода генератора). Если напряжение поднимется выше 10,1 + Vgs_threshold (пороговое напряжение MOSFET), MOSFET включится, эффективно подключив резистор 100R к нагрузке. Это затем снизит напряжение нагрузки, защитив ваши чувствительные к напряжению компоненты.

Схема OVP, которую я успешно использовал в прошлом в динамо-машинах для велосипедов, заключается в использовании TRIAC, который запускается комбинацией RC с DIRAC, как показано ниже. Вы можете настроить точку срабатывания, настроив компоненты DIRAC, R и C по своему вкусу. Идея состоит в том, что симистор сработает и закоротит динамо-машину для той части сигнала, которая превышает точку срабатывания. Однако этот механизм создаст некоторое сопротивление в вашей поездке.

Велосипедные «динамо» (на самом деле генераторы переменного тока) можно смоделировать как генератор переменного напряжения с выходным напряжением и частотой, пропорциональными скорости, с большой последовательной индуктивностью обмотки. По мере увеличения скорости увеличивается частота, что означает увеличение реактивного сопротивления индуктивности (Lw), что ограничивает ток, и... вы получаете источник переменного тока. Это сделано намеренно, и обмотки спроектированы с соответствующим количеством витков и индуктивностью.

Хотя они продаются как «6 В 3 Вт», на самом деле они представляют собой источники переменного тока со среднеквадратичным значением 500 мА с максимальным выходным напряжением без нагрузки, которое пропорционально скорости. И... как вы заметили, он может быть довольно высоким.

Когда вам не нужна энергия, самое простое — просто закоротить генератор. Это приведет к немного большему сопротивлению велосипеда, чем если бы он оставался открытым, но это ограничит напряжение до безопасного значения. Обратите внимание, что если вы закоротите его, внутренняя индуктивность по-прежнему будет ограничивать ток, поэтому генератор переменного тока не будет генерировать 3 Вт с соответствующим сопротивлением.

Поскольку вы говорите, что используете полевые транзисторы для синхронного выпрямления, этого можно добиться, включив два нижних полевых транзистора. Таким образом, вы можете добавить компаратор с гистерезисом, и если напряжение на шине превысит безопасный предел, включите два нижних выпрямительных полевых транзистора. Однако вы должны помнить о частоте переключения, потому что неправильная частота может вызвать вибрацию руля, поэтому вам, возможно, придется отрегулировать значение гистерезиса.

Еще одна полезная вещь — добавить несколько белых светодиодов последовательно на выпрямленную и фильтрованную шину постоянного тока. Они будут действовать как ограничитель напряжения, и вы получите фару для своего велосипеда. Светодиоды должны потреблять полный ток, т.е. 500 мА.