Файл: Учебнометодическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине Источники питания.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 174
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
СОДЕРЖАНИЕ
1 Лабораторная работа № 1. Исследование двухполупериодной схемы выпрямления
2. Лабораторная работа № 2. Исследование мостовой схемы выпрямления
2.3. Порядок выполнения работы
3. Лабораторная работа № 3. Исследование параметрического стабилизатора напряжения
3.3. Порядок выполнения работы
4. Лабораторная работа № 4. Исследование компенсационного стабилизатора напряжения
. Результаты вычислений занести в таблицу 3.1.
5. Построить графики зависимости мощности, рассеиваемой на стабилитроне от сопротивления нагрузки для двух значении напряжения сети.
6. Рассчитать максимальную мощность, рассеиваемую на ограничивающем резисторе R1 при коротком замыкании на выходе стабилизатора и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой
,
в которой RОГР = R1.
6 Рассчитать максимальную мощность, рассеиваемую на стабилитроне при холостом ходе на выходе стабилизатора (при отключенном резисторе нагрузки R2) и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой
.
7 Измерить основные составляющие нестабильности выходного напряжения ΔU'Rн и ΔU”Rн (на рисунке 3.2 резистор R2 обозначен RН). Вычислить выходное сопротивление и коэффициент стабилизации схемы, используя формулы
,
где ΔIН - приращение тока нагрузки. соответствующее условиям измерения ΔU’R
Н (ΔIН равен току нагрузки при R2 = 510 Ом, так как минимальный ток нагрузки при R2 = ∞ равен нулю).
где
,
- напряжения на конденсаторе С1 при напряжении 15 и 17,25 В на входе выпрямителя,
,
,
где
- напряжение на выходе стабилизатора при напряжении на входе выпрямителя 15 В и R2 + 510 Ом/
1. Почему пульсации напряжения на стабилитроне невелики?
2. Почему короткое замыкание на выходе не выводит параметрический стабилизатор из строя?
3. Почему кпд параметрического стабилизатора невысок?
4. Когда применяют параметрические стабилизаторы?
5. Как изменяется режим работы стабилитрона при перегрузке?
Изучение принципа действия компенсационного стабилизатора напряжения и его исследование при изменении входного напряжения и нагрузки; расчет коэффициента стабилизации и выходного сопротивления (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Схема компенсационного стабилизатора
Значительно лучшими параметрами обладает компенсационный стабилизатор напряжения: его коэффициент стабилизации может достигать сотен и даже тысяч единиц. Наиболее распрocтранен компенсационный стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого включен последовательно нагрузке (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 – Принцип действия компенсационного стабилизатора
На вход схемы подается отфильтрованное нестабилизированное напряжение UВХ, предельные отклонения которого от среднего значения равняются ±ΔU, которое распределяется между регулирующим транзистором VT1
и сопротивлением нагрузки R4, т. е
UВХ =UКЭVT1 +UВЫХ .
Принцип действия стабилизатора состоит в следующем. Если увеличится UВХ, то автоматически почти на столько же увеличится UКЭVT1, а UВЫХ увеличится незначительно.
Усилитель сигнала рассогласования выполнен на транзисторе VT2, на эмиттерный переход которого поступают два напряжения UОП, вырабатываемое параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD, и напряжение αUВЫХ, пропорциональное выходному напряжению (α - коэффициент деления делителя, выполненного на потенциометре R3). Сигнал рассогласования складывается из этих двух напряжений:
UР = UБЭVT2 = αUВЫХ – UОП
усиливается и поступает на базу регулирующего транзистора VTI, потенциал эмиттера которого равен выходному напряжению UВЫХ стабилизатора. Напряжение в эмиттерной цепи транзистора складывается из двух напряжений:
UБЭVT1 = UКVT2 - UВЫХ
Увеличение входного напряжения сопровождается увеличением выходного, а, следовательно, напряжения αUВЫХ. При этом напряжение UБЭVT и ток коллектора транзистора VT2 увеличиваются, а напряжения UКVT
и UБЭVT2 в соответствии с формулой
UБЭVT1 = UКVT2 - UВЫХ
уменьшаются. Одновременно уменьшается коллекторный ток транзистора VT1, что равноценно увеличению сопротивления его промежутка коллектор -эмиттер и, следовательно, напряжения UКЭVT1. Таким образом, почти все приращение напряжения UВХ, приходится на регулирующий транзистор VT1, а напряжение UВЫХ в соответствии с формулой
UВХ =UКЭVT1 +UВЫХ .
остается неизменным. Выходное напряжение стабилизатора все же изменяется, так как для поддержания нового электрического состояния транзистора VT1 необходим некоторый сигнал рассогласования, тем меньший, чем выше коэффициент усиления усилителя сигнала рассогласования.
Уменьшение входного напряжения схема компенсирует уменьшением сопротивления промежутка коллектор - эмиттер транзистора VT1, напряжение на котором уменьшается, а выходное напряжение стабилизатора изменяется незначительно. Аналогично стабилизатор реагирует на пульсации входного напряжении, значительно ослабляя их на выходе.
При изменении положения движка потенциометра R3 изменяется выходное напряжение UВЫХ стабилизатора. Это происходит потому, что в схеме автоматически поддерживается соотношение между напряжениями в эмитте
5. Построить графики зависимости мощности, рассеиваемой на стабилитроне от сопротивления нагрузки для двух значении напряжения сети.
6. Рассчитать максимальную мощность, рассеиваемую на ограничивающем резисторе R1 при коротком замыкании на выходе стабилизатора и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой
,в которой RОГР = R1.
6 Рассчитать максимальную мощность, рассеиваемую на стабилитроне при холостом ходе на выходе стабилизатора (при отключенном резисторе нагрузки R2) и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой
.7 Измерить основные составляющие нестабильности выходного напряжения ΔU'Rн и ΔU”Rн (на рисунке 3.2 резистор R2 обозначен RН). Вычислить выходное сопротивление и коэффициент стабилизации схемы, используя формулы
,где ΔIН - приращение тока нагрузки. соответствующее условиям измерения ΔU’R
Н (ΔIН равен току нагрузки при R2 = 510 Ом, так как минимальный ток нагрузки при R2 = ∞ равен нулю).
где
, - напряжения на конденсаторе С1 при напряжении 15 и 17,25 В на входе выпрямителя, , ,где
- напряжение на выходе стабилизатора при напряжении на входе выпрямителя 15 В и R2 + 510 Ом/3.4. Контрольные вопросы
1. Почему пульсации напряжения на стабилитроне невелики?
2. Почему короткое замыкание на выходе не выводит параметрический стабилизатор из строя?
3. Почему кпд параметрического стабилизатора невысок?
4. Когда применяют параметрические стабилизаторы?
5. Как изменяется режим работы стабилитрона при перегрузке?
4. Лабораторная работа № 4. Исследование компенсационного стабилизатора напряжения
4.1. Цель работы
Изучение принципа действия компенсационного стабилизатора напряжения и его исследование при изменении входного напряжения и нагрузки; расчет коэффициента стабилизации и выходного сопротивления (рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Схема компенсационного стабилизатора
4.2. Теоретическая часть.
Значительно лучшими параметрами обладает компенсационный стабилизатор напряжения: его коэффициент стабилизации может достигать сотен и даже тысяч единиц. Наиболее распрocтранен компенсационный стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого включен последовательно нагрузке (рисунок 4.2).
Рисунок 4.2 – Принцип действия компенсационного стабилизатора
На вход схемы подается отфильтрованное нестабилизированное напряжение UВХ, предельные отклонения которого от среднего значения равняются ±ΔU, которое распределяется между регулирующим транзистором VT1
и сопротивлением нагрузки R4, т. е
UВХ =UКЭVT1 +UВЫХ .
Принцип действия стабилизатора состоит в следующем. Если увеличится UВХ, то автоматически почти на столько же увеличится UКЭVT1, а UВЫХ увеличится незначительно.
Усилитель сигнала рассогласования выполнен на транзисторе VT2, на эмиттерный переход которого поступают два напряжения UОП, вырабатываемое параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD, и напряжение αUВЫХ, пропорциональное выходному напряжению (α - коэффициент деления делителя, выполненного на потенциометре R3). Сигнал рассогласования складывается из этих двух напряжений:
UР = UБЭVT2 = αUВЫХ – UОП
усиливается и поступает на базу регулирующего транзистора VTI, потенциал эмиттера которого равен выходному напряжению UВЫХ стабилизатора. Напряжение в эмиттерной цепи транзистора складывается из двух напряжений:
UБЭVT1 = UКVT2 - UВЫХ
Увеличение входного напряжения сопровождается увеличением выходного, а, следовательно, напряжения αUВЫХ. При этом напряжение UБЭVT и ток коллектора транзистора VT2 увеличиваются, а напряжения UКVT
и UБЭVT2 в соответствии с формулой
UБЭVT1 = UКVT2 - UВЫХ
уменьшаются. Одновременно уменьшается коллекторный ток транзистора VT1, что равноценно увеличению сопротивления его промежутка коллектор -эмиттер и, следовательно, напряжения UКЭVT1. Таким образом, почти все приращение напряжения UВХ, приходится на регулирующий транзистор VT1, а напряжение UВЫХ в соответствии с формулой
UВХ =UКЭVT1 +UВЫХ .
остается неизменным. Выходное напряжение стабилизатора все же изменяется, так как для поддержания нового электрического состояния транзистора VT1 необходим некоторый сигнал рассогласования, тем меньший, чем выше коэффициент усиления усилителя сигнала рассогласования.
Уменьшение входного напряжения схема компенсирует уменьшением сопротивления промежутка коллектор - эмиттер транзистора VT1, напряжение на котором уменьшается, а выходное напряжение стабилизатора изменяется незначительно. Аналогично стабилизатор реагирует на пульсации входного напряжении, значительно ослабляя их на выходе.
При изменении положения движка потенциометра R3 изменяется выходное напряжение UВЫХ стабилизатора. Это происходит потому, что в схеме автоматически поддерживается соотношение между напряжениями в эмитте