Файл: Учебнометодическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине Источники питания.doc

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждениеТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИКАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИУчебно-методическое пособиедля выполнения лабораторных работпо дисциплине «Источники питания»Для студентов направления подготовки 210100 и 11.03.04«Электроника и наноэлектроника»Чепелев В. И.Шевцов А. А.Тольятти 2014 г.УДК 621.317(075.8)ББК 32.842Ч44Рецензенты:Ч44 Учебно-методическое пособие для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Источники питания». / В.И. Чепелев, А.А. Шевцов, - Тольятти : ТГУ, 2015. – 19 с.В пособии приведены методические рекомендации для выполнения лабораторных работ по дисциплине «Источники питания». Методические указания содержат рекомендации по выполнению физических экспериментов. Пособие входит в методическое обеспечение дисциплины «Источники питания» направления подготовки бакалавров 210100 и 11.03.04 «Электроника и наноэлектроника».Табл. 4, Ил. 14, Библиогр.: назв.Утверждено научно-методическим советом университета.УДК 621.317(075.8)ББК 32.842© Чепелев В.И., Шевцов А.А.© Тольяттинский государственный университетСодержание

1 Лабораторная работа № 1. Исследование двухполупериодной схемы выпрямления

1.1. Цель работы.

Исследование двухполупериодной схемы выпрямления с нулевым выводом и сглаживающего

---

RС-фильтра; построение нагрузочной характеристики выпрямителя (рисунок 1.1).Рисунок 1.1 – Схема двухполупериодного выпрямителя

1.2. Теоретическая часть.

Выпрямителями (рисунок 1.2) называют устройства, служащие для преобразования переменных напряжений и токов в постоянные, используемые для питания радиоэлектронной аппаратуры. Переменное напряжение U1сети поступает на первичную обмотку трансформатора Т, с вторичной обмотки которого напряжение U2 подается на выпрямитель В. Выпрямленное пульсирующее напряжение сглаживается фильтромФ, превращаясь в постоянное напряжение для питания устройства, эквивалентно представленного резистором нагрузки Rн.Рисунок 1.2 – Структурная схема выпрямителяСхема двухполупериодного выпрямителя с нулевым вы­водом трансформатора (вывод 2) с активной нагрузкой Rнпоказана на рисунке 1.3,а. Вторичная обмотка трансформатора выполнена так, чтобы в точках 1 и 3 были одинаковые, но противофазные относительно точки 2 напряжения U₂'и U₂'' (рисунок 1.3,б).Рассмотрим работу схемы в полупериод, когда в точке 1 отношению точки 2 действует положительное напряжение, а в точке 3 — отрицательное. Напряжение вызывает ток

---

(рисунок 1.3,в), который проходит по цепи (рисунок 1.3, а): вывод 1, диодVD1,резистор RH, вывод 2. Таким образом, ток в нагрузку отдает верхняя половина вторичной обмотки трансформатора. Этот ток создаст на ре­зисторе нагрузки RH падение напряженияURн, (рисунок 1.3, д), полярность которого указана на рисунке 1.3, а, а амплитуда равна амплитуде напряженияU2' т. е. U2m. В течение этого полупериода диодVD2 закрыт на­пряжением, действующим между выводами 1 и 3, а следовательно, его максимальное напряжение равно2U2m(рисунок 1.3, е). На диоде VD1, проводящем токв течение всего полупериода, образуется небольшое прямое падение напряженияUnp.В следующий полупериод диодVD2начинает проводить ток (рисунок 1.3, г)

---

по цепи (рисунок 1.3, а): вывод 3, диодVD2,резисторRH,вывод 2. При этом на нагрузке появляется синусоидальный импульс напряжения той же полярности, что и в первый полупериод. В течение этого полупериода диодVD1закрыт.Рисунок 1.3 – Схема двухполупериодного выпрямителя и диаграммы напряженийТаким образом, диоды поочередно каждый в течение своего полупериода проводят ток в общую нагрузку. Час­тота пульсаций выходного напряжения двухполупериодной схемы равна удвоенной частоте сети, так как за период напряжения сети ток в нагрузке и напряжение на ней дважды достигают максимума. Двухполупериодную схему применяют в сильноточных низковольтных выпрямителях. Это объясняется тем, что в цепи тока нагрузки в любой момент выпрямительного процесса находится только один период.Пульсации выпрямленного напряжения оценивают коэффициентом пульсаций kп являющимся отношением амплитуды первойгармоники напряжения пульсаций (полный размах) в указанной точке схемы U1m к среднему значению напряжения в этой точке URср(см рисунок 1.4)_{На рисунке 1.4 показано, как правильно измерять постоянную составляющую сигнала Ucр с пульсациями и двойной размах пульсаций.}Рисунок 1.4 – Правила измерения постоянной составляющей сигнала с пульсациями и размаха пульсаций.

---

U_ср– постоянная составляющая сигналаКоэффициент пульсаций двухполупериодной схемы выпрямления без сглаживающего фильтраkП = 0,67. Сглаживающий фильтр уменьшает kП. Это его свойство оценивается коэффициентом сглаживания kCГЛ, который является отношением коэффициентов пульсаций на входе k_{П ВХ} и выходе k_{П ВЫХ} фильтра:Простейшим сглаживающим фильтром является емкостный, состоящий из конденсатора, подключенного па­раллельно нагрузкеRН.Заряжаясь во время, когда напряжение на входе фильтра близко к максимальному, конденсатор отдает .запасенную энергию в нагрузку при уменьшении входного напряжения. В схеме, которая была показана на рисунке 1.1, сглаживающим может быть, например, конденсатор С1. Коэффициент сглаживания емкостного фильтра тем выше, чем больше емкость конденсатора Правда, при этом укорачиваются импульсы тока подзаряда конденсатора, а следовательно, растет их амплитуда, что усложняет работу выпрямительных диодов. Емкостные фильтры широко применяют в источниках питании радиоэлектронных устройств, так как они просты и недороги.Намного эффективнее сглаживающий фильтр, состоящий из двух звеньев: емкостного С1 и RC звена из элементов R1 C2. Напряжение на конденсатореС1 поднимается почти до амплитуды входного переменного, при этом предварительно сглаживаются пульсации. Для их окончательного

---