本文章最後由 LSI狼 於 2013-8-7 02:29 編輯
近日內RCE第二代整流器即將推出，其整流器結構屬於MOSFET短路型調整器(MOSFET Short Regulator)，與一般市面上常見的SCR短路型調整器有何不同之處呢?以下是簡單的說明
SCR Short Regulator
工作時交流發電機(Magneto)電流經由二極體往直流正電流，輸出經保險絲(Fuse)供應給電池(Bat)和負載(Load)，電流由直流負電經二極體回到發電機內
控制輸出電壓方式，就是在直流負電端的二極體上並聯反向的矽控整流器SCR(如圖中紅框部分)，當發電機輸出超出所需電壓時，內部控制電路(Control)會控制矽控整流器導通，把發電機輸出"搭鐵"到直流負電上，此時發電機的電流會消耗在內部矽控整流器上，所以這就是整流器發熱的原因之一(另一個是電流流過各二極體時產生的熱量)，當然SCR不是一直處於短路，SCR的特性是當電流反向時，就會恢復不導通狀態，所以每次發電機輸入交流電流變換方向時，SCR就會變回不導通，整個控制過程重新開始
MOSFET Short Regulator
雖同樣是屬於短路型調整器，其最大的差異在於直流負電端的二極體與SCR被更換成MOSFET(金氧半導體場效電晶體)，平常工作時使用MOSFET本身的寄生二極體來讓直流負電端的電流回到發電機，當發電機輸出超過所需時，控制電路會控制MOSFET導通，把發電機輸出"搭鐵"至直流負電上
但MOSFET與SCR最大的差異點在於切換時機、切換速度以及導通損失，MOSFET比起SCR切換速度要快(可以更快的ON及OFF，避免因為速度延遲而造成額外損失)，導通時損失較小(SCR導通時會損失1~2伏特的壓降，而MOSFET只會產生Rds-on的損失)，ON-OFF切換時機有彈性(SCR導通後只能在電流轉換方向後才能截止，而MOSFET可隨時控制OFF)，所以整流器本體因消耗發電機電能而產生的熱量就減少許多，較快的ON-OFF速度與可改變的OFF時機也可以隨時依照發電機以及負載的狀況快速改變MOSFET ON/OFF狀態，而提升電壓的安定性
這次測試的比較對象，第一個是YAMAHA二代TMAX 500原廠所使用，由日本新電元(SHINDENGEN)製造的SH719AA整流器，屬於SCR短路型調整器
正面鰭片外觀
商標及型號打印，靠近中央的孔是灌膠注入孔
背面還有鋁板可協助導熱
交流發電機輸入及直流輸出採共用一個接頭
第二個是同為新電元製造的FH012AA整流器，屬於MOSFET短路型調整器，此顆整流器在國外的重機用改裝整流器市場中相當有名，推出不少對應各廠牌重機的轉接線組，來改善原廠整流器過熱/融化/燒毀的問題，尤其是不少歐洲廠牌車款，普遍都有整流器過熱、融化外殼及燒毀的問題，這次也特別取得來加入這次的測試
正面鰭片外觀
背面同樣有協助導熱的鋁板，同時可以看到交流發電機輸入(灰色)與直流輸出(黑色)採用了獨立接頭，且均為防水接頭，光是接頭體型就比右邊的SH719AA大上不少
頂部商標及型號打印
SH719AA與FH012AA側面比較
第三個就是RCE推出的第二代整流器，RCE這次在外殼上一改以往鰭片式的傳統整流器外觀，採用6061航太鋁料以鍛造加工製作、並加以CNC、噴砂、陽極處理，搭配可調式鎖孔來配合多種固定尺寸，內部電路也採承受更大功率及更低溫的設計，避免過多的熱影響輸出穩定性及壽命
正面外觀，手上目前測試用整流器的外殼是銀色尚未進行任何加工的原型
與原廠SH719AA的大小比較
輸出線組，有棕色電壓回授線的設計，同時直流輸出紅線/黑線加粗，以承受更大電流
對應原車接頭的輸出端子，電壓回授線直接接在端子的正電腳位
當CNC/噴砂/陽極處理加工完成後，會如下圖的樣子
背面是一般整流器常見的封膠處理，僅靠正面鋁製外殼散熱
接下來是實際上車測試
測試設定：
原廠SH719AA測溫頭安裝位置(後方鋁板)
直接從整流器正負極拉出線路測試輸出電壓，並使用含紀錄功能的電表擷取電壓
FH012AA測溫頭安裝位置(後方鋁板)
因為FH012AA為防水接頭，與現車上不符，所以將原廠整流器線路退PIN後直接插在其端子上，電壓取樣點同樣是在整流器正負輸出端
RCE第二代整流器測溫頭安裝位置(螺絲固定處鋁金屬)
因整流器本體已有線路，所以就直接插上原車整流器接頭就好，電壓取樣點同樣在原車整流器接頭的正負端
測試方式：
A.車輛電系僅更換RCE 6.9Ah鋰鐵電池，加裝電壓表*2，更換LED剎車尾燈*2，其餘無修改
B.選定一約3.2公里的直線為主市區道路，有十個紅綠燈，每次停紅燈的點與時機會有所不同，偶爾會因轉彎/變換車道/超車時使用方向燈
C.騎乘車輛時，停止下起步轉速拉到5000轉，當車速接近速限時就把轉速降至4500~4000轉採定轉騎乘
D.第一趟測試溫度，第二趟測試電壓，之後拆下外殼，交換整流器，裝上外殼，重複下去直到所有整流器都測完
以下是溫度圖表：
這裡附註說明一點，測試FH012AA到達測試路徑停止點要改為紀錄電壓時，不小心刪除電表記錄數據，所以馬上再度啟動溫度紀錄並重新開始測試路徑，所以會看到FH012AA的曲線開始點不太一樣，因為第一趟停車到第二趟開始間距不到一分鐘，所以該曲線的起始點其實是與第一趟的最終溫度點接近
測試結論：
淺藍-原廠SH719AA溫度最高，短短五分鐘的騎乘，溫度已經爬升到66.5度
紫色-新電元FH012AA即使連跑兩次，最終溫度為46.9度，由曲線開始點推測第一趟的終止溫度為43.9度
綠色-RCE第二代整流器，最終溫度為48.1度，比FH012AA略高一點
兩者間的溫度差應是FH012AA正面鰭片+背面散熱鋁板讓散熱效果較佳，使溫度表現較低，不過還是比原廠的溫度要低上許多(相差18度)，兩次騎乘過後拆裝原廠整流器時，溫度已經燙到無法用手拿著，而FH012AA與RCE整流器拆下時雖然有溫度，但都可以用手持續拿著
溫度表現(由低至高)：FH012AA < RCE二代 << SH719AA
再來是電壓圖表：
第一個最深的凹陷處是發動引擎時，啟動馬達運轉的瞬間所產生的電池壓降，凹陷後面是引擎發動後發電機及整流器開始工作，電壓開始往上提升
測試結論：
黑色-原廠SH719AA整流器，發動後維持在14.1V左右的輸出電壓，停紅燈怠速時降到最低13.752V，但是騎乘中有出現三個電壓上升的突波，最高點達14.482V
紅色-新電元FH012AA，騎乘間電壓維持在14.4~14.48(最高點)間，停紅燈怠速會降到14.162，之間微微上下起伏的電壓表示因路況改變，較無法維持恆定轉速騎乘而使電壓有變動
紫色-RCE第二代整流器，發動後維持在14.5V，最高點14.502V，只有在停紅燈怠速時降到14.309V，整體電壓上下起伏程度比起FH012AA要少許多
這裡有一個比較無法控制的變因是電池兩端電壓，可以看到三次騎乘初始電壓都有所不同，從13.9變化到14.3，而電池電壓狀況也會影響整流器的表現，加上這是搭配鋰鐵電池的電壓數據，若是搭配鉛酸電池可能也會有所不同
電壓表現(由高至低)：RCE二代 > FH012AA > SH719AA
穩定性測試方面，目前將RCE二代整流器替換原廠SH719AA，用於日常通勤上，並依照車上所裝的電壓表觀察電壓情形，搭配電表紀錄通勤過程的電壓及溫度數據，尚待時間的考驗
報告完畢，謝謝收看 |
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