Regulatory napięcia - dlaczego MOSFET'y są lepsze?


  • 2025-12-05 18:20
  • WP
 

Regulator napięcia jest bardzo ważnym elementem systemu elektrycznego motocykla, gdyż jego niesprawność w konsekwencji unieruchomi pojazd. To urządzenie elektroniczne dużej mocy, wykorzystuje wielowarstwowe elementy półprzewodnikowe.
Tradycyjny regulator SCR (Silicon Controlled Rectifier) opiera się na tyrystorach krzemowych, a MOSFET to zupełnie inna liga.

Regulator ma za zadanie wyprostować prąd przemienny z generatora podczas nierównomiernej pracy silnika oraz ustabilizować zmieniające się napięcie do bezpiecznego poziomu aby bezpiecznie zasilać włączone odbiorniki w pojeździe (cewki, oświetlenie, wentylator chłodnicy itp) i poprawnie doładować akumulator. Mimo zróżnicowanych obrotów silnika, a więc i generatora, oraz zróżnicowania czasu pracy, a więc i czasu ładowania akumulatora (krótka bądź dłuższa jazda) regulator stabilizuje napięcie w całej instalacji w zakresie odpowiednim do zapotrzebowania na energię, jednocześnie nie pozwalając, by zbyt wysokie napięcie doprowadziło do uszkodzenia akumulatora.

Zasada jego działania jest dość prosta - kiedy obroty silnika rosną, rośnie także generowane napięcie w układzie, a w konsekwencji także prąd. W momencie przekroczenia bezpiecznej wartości napięcia, regulator zwiera prąd do masy, tym samym zamieniając energię elektryczną w ciepło. Dlatego obudowę regulatora wyposażono w radiator i należy mu bezwzględnie zapewnić dobre chłodzenie podczas pracy. To rozwiązanie okazało się odpowiednie dla małych i średnich mocy generatorów w mniejszych silnikach spalinowych.

W nowoczesnych motocyklach i quadach zapotrzebowanie na energię elektryczną wzrosło ze względu na zastosowanie dodatkowych modułów elektronicznych, mocnego oświetlenia i licznych akcesoriów dodatkowych. To wszystko generuje duże zapotrzebowanie na energię elektryczną pochodzącą z generatora przy pełnym obciążeniu, jednak przy jego braku - dużą ilość niepotrzebnej energii. Regulatory krzemowe SCR nie są w stanie sprostać takim wyzwaniom. Nadmiar energii często powoduje przegrzewanie się elementów półprzewodnikowych, a czasem nawet przepalenie i nieodwracalne zniszczenie takiego elementu. Głównym powodem awarii jest niska sprawność energetyczna, co prowadzi do uszkodzenia, jeśli przez regulator przepuszczane są prądy większe niż 35A. W rezultacie technologia SCR osiągnęła limit i dlatego nie jest zalecana do dużych pojazdów o wysokim zużyciu energii. Gdy regulator SCR pracuje (prąd generatora jest zwierany do masy), odkłada się na nim dość duża moc ze względu na spadek napięcia ok. 1,5V co przy prądzie 35A daje aż 50W. Jeśli prąd wzrasta, straty mocy rosną zgodnie ze wzorem: P = U x I

Obecnie popularność zdobyła już nowa technologia regulatorów oparta na tranzystorach polowych z izolowaną bramką czyli MOSFET (ang. Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor) głównie ze względu na lepszą wydajność, mniejsze straty i wiele innych interesujących cech. Tranzystory MOSFET zaprojektowane jako przełączniki sterowane napięciem, z uwagi na inną architekturę półprzewodników są bardziej wydajne w przetwarzaniu energii. Działają jak wysokoprądowy rezystor o niskim oporze, który przewodzi cały nadmiar prądu z generatora do masy. Spadek napięcia na nich jest bardzo mały (mniej niż 0,2V), a więc straty mocy są dużo mniejsze. Wpływa to bezpośrednio na mniejsze nagrzewanie się regulatorów, a więc ich długą żywotność.

Technologia MOSFET ze względu na jej szerokie zastosowanie w elektronice konsumenckiej i przemysłowej  była w ostatnich latach stale ulepszana. Duża integracja półprzewodników zapewnia wyższą obciążalność w warunkach ograniczonej przestrzeni z doskonałą wydajnością. Ponadto umożliwia szybsze przełączanie, wyższą niezawodność i lepszą kontrolę pod dużym obciążeniem.

Wydajność diod prostowniczych jest kolejnym ważnym czynnikiem, jeśli chodzi o rozpraszanie mocy. Ponieważ przepływa przez nie cały prąd wyjściowy, muszą one zapewniać dużą wytrzymałość i stabilność.  Regulatory MOSFET wykorzystują ulepszone wysokoprądowe diody prostownicze z wyjątkowo niskim spadkiem napięcia, co zapobiega ich przegrzewaniu.

Zalety technologii MOSFET:
- zwiększenie mocy wyjściowej regulatorów (prąd do 50A) przy zmniejszeniu temperatury regulatora,
- zabezpieczenie generatora przed niesymetrycznym i nadmiernym obciążeniem tylko niektórych jego uzwojeń
- precyzyjne utrzymanie odpowiedniego napięcie w układzie niezależnie od obciążenia, a co za tym idzie zwiększenie żywotności akumulatora w pojeździe zwłaszcza LiFePO4 tak czułych na przeładowanie (napięcie max: 14,9V)

UWAGA:
- W ofercie posiadamy regulatory tradycyjne (tyrystorowe) oraz w technologii MOSFET przypisane do pojazdów.
- Dostępne są również uniwersalne regulatory w technologii MOSFET z wydajnością 50A, które w komplecie zwierają różne złącza (7001741 i 7001740 - patrz fotografia powyżej).

Dla serwisów motocyklowych jest to doskonałe rozwiązanie w sytuacji awaryjnej kiedy potrzeba szybko interweniować. Doświadczeni i ceniący się mechanicy mają w serwisie na stanie przynajmniej jeden taki regulator uniwersalny.

Aby kupić osobiście udaj się do jednego z naszych przedstawicieli.

Aby zobaczyć pełną ofertę regulatorów MOSFET - kliknij tutaj.