Protección contra sobretensión de CA para dínamo de bicicleta (alternador)

Hay dos enfoques que sugeriría.

Enfoque más simple

Conecte permanentemente una resistencia de potencia en paralelo con D1 para proporcionar una carga mínima en el alternador. por ejemplo, 220 o 470 ohmios. Esto evitará que el voltaje de salida aumente demasiado, pero tiene la desventaja de que "robará" algo de energía de la carga. Sin embargo, es posible que pueda encontrar un compromiso en el valor de la resistencia, es decir, un valor que evite una sobretensión pero que tenga pérdidas insignificantes.

Mas complejo

Conecte el siguiente circuito entre los terminales de carga (después de la salida rectificada del alternador). Si el voltaje sube por encima de 10.1 + Vgs_threshold (el voltaje de umbral del MOSFET), el Mosfet se encenderá, conectando efectivamente la resistencia 100R a través de la carga. Esto reducirá el voltaje de carga, protegiendo sus componentes sensibles al voltaje.

Un circuito OVP que he usado en el pasado con éxito en aplicaciones de dínamo de bicicleta es usar un TRIAC que es activado por un combo RC con un DIRAC, como se muestra a continuación. Puede ajustar el punto de activación personalizando los componentes DIRAC, R y C a su gusto. La idea es que el TRIAC se dispare y cortocircuite la dínamo en la parte de la señal que supera el punto de disparo. Sin embargo, este mecanismo introducirá cierta resistencia en su conducción.

Las "dínamos" de bicicletas (alternadores en realidad) se pueden modelar como un generador de voltaje de CA con un voltaje de salida y una frecuencia proporcional a la velocidad, con una gran inductancia de devanado en serie. A medida que aumenta la velocidad, aumenta la frecuencia, lo que significa que aumenta la reactancia de la inductancia (Lw), lo que limita la corriente y... se obtiene una fuente de corriente alterna. Esto es intencional y los devanados están diseñados con el número correspondiente de vueltas e inductancia.

Si bien estos se venden como "6V 3W", en realidad son fuentes de corriente CA de 500 mA RMS, con un voltaje de salida descargado máximo que es proporcional a la velocidad. Y... como habrás notado, puede llegar a ser bastante alto.

Cuando no necesita energía, lo más simple es cortocircuitar el alternador. Esto dará como resultado un poco más de arrastre en la bicicleta que dejarla abierta, pero limitará el voltaje a un valor seguro. Tenga en cuenta que si lo corta, la inductancia interna aún limita la corriente, por lo que el alternador no generará 3W con la resistencia correspondiente.

Dado que dice que usa FET para la rectificación síncrona, al encender los dos FET inferiores se logrará esto. Entonces, podría agregar un comparador con histéresis, y si el voltaje del riel supera el límite seguro, encienda los dos FET rectificadores inferiores. Sin embargo, debe tener en cuenta la frecuencia de conmutación, ya que una frecuencia incorrecta puede hacer que el manillar vibre, por lo que es posible que deba ajustar el valor de histéresis.

Otra cosa más útil que puede hacer es agregar un montón de LED blancos en serie en su riel de CC rectificado y filtrado. Actuarán como limitador de voltaje y obtendrás un faro para tu bicicleta. Los LED deben poder absorber toda la corriente, es decir, 500 mA.