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: 188
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
).
Рисунок 3.1 – Схема параметрического стабилизатора
Рисунок 3.2 – Схема включения стабилитрона и вольт – амперная характеристика стабилитрона
Входное напряжение UВХ (рисунок 3.2, а) распределяется между токоограничивающим резистором Rб и параллельно включенными стабилитроном VD1 и резистором нагрузки RН. Изменение входного напряжения сопровождается изменением входного тока I. При этом изменяются напряжения на ограничивающем резисторе, напряжение на стабилитроне и нагрузке - незначительно, поскольку рабочий участок ВАХ стабилитрона все же имеет некоторый наклон по отношению к оси I. При изменении сопротивления нагрузки происходит перераспределение токов IСТ и IН между стабилитроном и нагрузкой, а общий ток I остается неизменным.
Стабилитрон работает в нормальном режиме, если при полном изменении входного напряжении и нагрузки ток через стабилитрон IСТ. останется в пределах IСТ.МИН.ДОП и IСТ.МАКС.ДОП, (см. рисунок 3.2,б) которыми ограничивается рабочий участок ВАХ.
Параметрический стабилизатор позволяет получить kСТ = 20 - 30. Больший kСТ можно получить, включив последовательно два стабилизатора (при таком включении второй низковольтный стабилизатор будет питаться предварительно стабилизированным выходным напряжением первого высоковольтного). Однако при этом чрезвычайно низок кпд схемы (несколько процентов).
Короткое замыкание на выходе стабилизатора не выводит его из строя, а лишь увеличивает мощность, рассеиваемую на резисторе Rб:
Отключение нагрузки (холостой ход на выходе) переводит стабилизирующий элемент в наиболее тяжелый режим, так как через него протекает весь входной ток I, а напряжение остается прежним Это же не так ?! Максимальную мощность стабилитрона рассчитывают по формуле
Важным параметром стабилизатора является его выходное сопротивление
где ΔU’Rн - изменение напряжения на нагрузке, вызванное изменением ее тока ΔIН.
Выходное сопротивление позволяет оценить нагрузочную способность стабилизатора: чем оно меньше, тем меньше выходное напряжение зависит от нагрузки.
Для расчета коэффициента стабилизации исследуемой схемы можно применить формулу:
где UВХ.СРURн.СР - средние входное и выходное напряжения; ΔU"Rн - изменение выходного напряжения, вызванное изменением входного ΔUВХ.
1. Собрать исследуемую схему параметрического стабилизатора напряжения (см. рисунок 3.1), пользуясь графическими обозначениями на сменной панели и учитывая, что R1 = 510 Ом; R2 = 510 Ом; 1 кОм; 1,6 кОм; С1 = С2 = 50 мкФ; диоды Д220, VD6 - стабилитрон Д814А. Переменное напряжение с зажимов «15 В» и «Общ.» источника питания ИП стенда подать на гнезда 1 и 2 исследуемого стабилизатора. Тумблер ИП установить в положение «15 В»; его переключение в положение «15 В + 15%» увеличивает выходное напряжение до 17,5 В.
2. Измерить ток нагрузки IН мультиметром, установленным на предел «200 мА» и напряжение UR2 (URH) на ней вторым мультиметром, установленным на предел «200 В».
Напряжение пульсации на нагрузке ΔUR2, напряжение на первом конденсаторе фильтра UС1 и напряжение пульсаций на этом конденсаторе ΔUC1 измерить осциллографом. Результаты измерений занести в таблицу 3.1. Необходимо учитывать, что напряжения UС2
UСТ и URH одинаковы, так как их измеряют на параллельно включенных элементах схемы.
Таблица 3.1
3. Для измерения нестабильности выходного напряжения следует собрать вспомогательную схему (рисунок 3.3).
Рисунок – 3.3 Схема компенсационного измерения отклонения выходного напряжения
В качестве измерителя δUСТ использовать мультиметр (сначала на пределе «20 В», а затем по мере компенсации выходного напряжения прибор переключают на все более чувствительные пределы: «2 В», «0,2 В»). Установить резистор R2 = 510 Ом и перевести тумблер ИП в положение «15 В». Так как этот режим соответствует максимальной нагрузке стабилизатора при минимальном входном напряжении, на выходе схемы будет минимальное напряжение.
Затем, изменяя напряжение источника напряжения ГН2, компенсировать выходное напряжение стабилизатора (при этом милливольтметр должен показывать ноль, так как выходные напряжения стабилизатора и ГН2 одинаковы). Отключить резистор R2 (холостой ход на выходе), что сопровождается увеличением тока стабилитрона и выходного напряжения. При этом милливольтметр измерит напряжение ΔU’Rн,. которое также необходимо скомпенсировать. Далее переключить тумблер ИП в положение «15 В + 15%- и измерить напряжение U”Rн.
4. Вычислить напряжение UR1 на ограничивающем резисторе (на рисунке 3.1 это резистор RОГР), входной ток IВХ стабилизатора, ток IСТ, через стабилитрон и рассеиваемую на нем мощность РСТ
Рисунок 3.1 – Схема параметрического стабилизатора
Рисунок 3.2 – Схема включения стабилитрона и вольт – амперная характеристика стабилитрона
Входное напряжение UВХ (рисунок 3.2, а) распределяется между токоограничивающим резистором Rб и параллельно включенными стабилитроном VD1 и резистором нагрузки RН. Изменение входного напряжения сопровождается изменением входного тока I. При этом изменяются напряжения на ограничивающем резисторе, напряжение на стабилитроне и нагрузке - незначительно, поскольку рабочий участок ВАХ стабилитрона все же имеет некоторый наклон по отношению к оси I. При изменении сопротивления нагрузки происходит перераспределение токов IСТ и IН между стабилитроном и нагрузкой, а общий ток I остается неизменным.
Стабилитрон работает в нормальном режиме, если при полном изменении входного напряжении и нагрузки ток через стабилитрон IСТ. останется в пределах IСТ.МИН.ДОП и IСТ.МАКС.ДОП, (см. рисунок 3.2,б) которыми ограничивается рабочий участок ВАХ.
Параметрический стабилизатор позволяет получить kСТ = 20 - 30. Больший kСТ можно получить, включив последовательно два стабилизатора (при таком включении второй низковольтный стабилизатор будет питаться предварительно стабилизированным выходным напряжением первого высоковольтного). Однако при этом чрезвычайно низок кпд схемы (несколько процентов).
Короткое замыкание на выходе стабилизатора не выводит его из строя, а лишь увеличивает мощность, рассеиваемую на резисторе Rб:
Отключение нагрузки (холостой ход на выходе) переводит стабилизирующий элемент в наиболее тяжелый режим, так как через него протекает весь входной ток I, а напряжение остается прежним Это же не так ?! Максимальную мощность стабилитрона рассчитывают по формуле
Важным параметром стабилизатора является его выходное сопротивление
где ΔU’Rн - изменение напряжения на нагрузке, вызванное изменением ее тока ΔIН.
Выходное сопротивление позволяет оценить нагрузочную способность стабилизатора: чем оно меньше, тем меньше выходное напряжение зависит от нагрузки.
Для расчета коэффициента стабилизации исследуемой схемы можно применить формулу:
где UВХ.СРURн.СР - средние входное и выходное напряжения; ΔU"Rн - изменение выходного напряжения, вызванное изменением входного ΔUВХ.
3.3. Порядок выполнения работы
1. Собрать исследуемую схему параметрического стабилизатора напряжения (см. рисунок 3.1), пользуясь графическими обозначениями на сменной панели и учитывая, что R1 = 510 Ом; R2 = 510 Ом; 1 кОм; 1,6 кОм; С1 = С2 = 50 мкФ; диоды Д220, VD6 - стабилитрон Д814А. Переменное напряжение с зажимов «15 В» и «Общ.» источника питания ИП стенда подать на гнезда 1 и 2 исследуемого стабилизатора. Тумблер ИП установить в положение «15 В»; его переключение в положение «15 В + 15%» увеличивает выходное напряжение до 17,5 В.
2. Измерить ток нагрузки IН мультиметром, установленным на предел «200 мА» и напряжение UR2 (URH) на ней вторым мультиметром, установленным на предел «200 В».
Напряжение пульсации на нагрузке ΔUR2, напряжение на первом конденсаторе фильтра UС1 и напряжение пульсаций на этом конденсаторе ΔUC1 измерить осциллографом. Результаты измерений занести в таблицу 3.1. Необходимо учитывать, что напряжения UС2
UСТ и URH одинаковы, так как их измеряют на параллельно включенных элементах схемы.
Таблица 3.1
| Напряжение сети | UВХ = 15 В | UВХ = 17,5 В | ||||||
| R2 (RН), кОм | 0,51 | 1,0 | 1,6 | ∞ | 0,51 | 1,0 | 1,6 | ∞ |
| IН, мА | | | | | | | | |
| UR2 (URH), В | | | | | | | | |
| ΔUR2, В | | | | | | | | |
| UС1, В | | | | | | | | |
| ΔUC1, В | | | | | | | | |
| UR1 = UС1-UОГР, В | | | | | | | | |
| IВХ = UR1/R1, мА | | | | | | | | |
| IСТ = IВХ – IН, мА | | | | | | | | |
| РСТ = ICТ UR2, мВт | | | | | | | | |
3. Для измерения нестабильности выходного напряжения следует собрать вспомогательную схему (рисунок 3.3).
Рисунок – 3.3 Схема компенсационного измерения отклонения выходного напряжения
В качестве измерителя δUСТ использовать мультиметр (сначала на пределе «20 В», а затем по мере компенсации выходного напряжения прибор переключают на все более чувствительные пределы: «2 В», «0,2 В»). Установить резистор R2 = 510 Ом и перевести тумблер ИП в положение «15 В». Так как этот режим соответствует максимальной нагрузке стабилизатора при минимальном входном напряжении, на выходе схемы будет минимальное напряжение.
Затем, изменяя напряжение источника напряжения ГН2, компенсировать выходное напряжение стабилизатора (при этом милливольтметр должен показывать ноль, так как выходные напряжения стабилизатора и ГН2 одинаковы). Отключить резистор R2 (холостой ход на выходе), что сопровождается увеличением тока стабилитрона и выходного напряжения. При этом милливольтметр измерит напряжение ΔU’Rн,. которое также необходимо скомпенсировать. Далее переключить тумблер ИП в положение «15 В + 15%- и измерить напряжение U”Rн.
4. Вычислить напряжение UR1 на ограничивающем резисторе (на рисунке 3.1 это резистор RОГР), входной ток IВХ стабилизатора, ток IСТ, через стабилитрон и рассеиваемую на нем мощность РСТ