Alternator otomotif beroperasi berdasarkan prinsip konversi energi yang menjembatani sistem arus bolak-balik (AC) dan arus searah (DC). Pada intinya, alternator menghasilkan arus bolak-balik tiga fase melalui induksi elektromagnetik - proses pembangkitan arus bolak-balik yang mendasar. Akan tetapi, sistem kelistrikan kendaraan memerlukan arus searah agar dapat beroperasi dengan baik dan mengisi daya baterai. Kontradiksi yang tampak ini teratasi melalui desain internal alternator yang canggih yang menggabungkan komponen AC dan DC yang bekerja secara harmonis.
Pembangkitan arus bolak-balik terjadi pada belitan stator, tempat medan magnet berputar (yang dihasilkan oleh elektromagnet rotor) menginduksi arus bolak-balik tiga fase. Desain ini menawarkan keuntungan signifikan dibandingkan generator DC yang digunakan pada mobil-mobil awal. Output AC tiga fase memungkinkan penyaluran daya yang lebih lancar dan efisiensi yang lebih besar, terutama pada kecepatan mesin yang lebih rendah. Tidak adanya komutator (yang diperlukan pada generator DC) menghilangkan sumber utama keausan dan kebisingan listrik, yang berkontribusi pada keandalan dan keawetan alternator.
Konversi ke DC terjadi melalui rakitan dioda, yang sering disebut jembatan penyearah. Komponen ini berisi enam dioda yang disusun untuk mengubah semua bagian bentuk gelombang AC menjadi arus DC yang dapat digunakan. Dioda bertindak sebagai katup listrik satu arah, yang memungkinkan arus mengalir hanya ke arah yang diinginkan. Proses penyearahan gelombang penuh ini menghasilkan keluaran DC yang relatif halus dengan riak minimal - penting untuk komponen elektronik yang sensitif.
Pengatur tegangan melengkapi sistem dengan mengendalikan keluaran DC. Alternator modern menggunakan regulator solid-state yang memantau tegangan sistem secara tepat dan menyesuaikan arus medan rotor. Kontrol loop tertutup ini mempertahankan tegangan dalam toleransi yang ketat (biasanya 13,5-14,4 V) terlepas dari kecepatan mesin atau beban listrik. Beberapa sistem canggih bahkan berkomunikasi dengan komputer kendaraan untuk mengoptimalkan strategi pengisian daya berdasarkan kondisi berkendara.
Desain hibrida AC/DC ini menjelaskan mengapa alternator menggantikan generator DC dalam aplikasi otomotif. Pembangkitan AC memungkinkan output yang lebih tinggi dalam paket yang lebih ringkas, terutama pada kecepatan diam, sementara rektifikasi terintegrasi menyediakan daya DC yang dibutuhkan kendaraan. Efisiensi dan keandalan sistem telah menjadikannya standar universal untuk sistem pengisian daya otomotif sejak tahun 1960-an.
