Исследование автокомпенсационного стабилизатора напряжения с непрерывным регулированием

Цель работы: Изучение принципов построения и исследование режимов работы автокомпенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием.

Методические указания по подготовке к работе

Принцип работы автокомпенсационных стабилизаторов (АС) напряжения основан на использовании регулируемых сопротивлений, величина которых изменяется посредством обратной связи. В качестве регулируемых сопротивлений чаще всего используются транзисторы.

Исследуемый в работе АС построен в соответствии с функциональной схемой, показанной на рис. 4.1.

Часть выходного напряжения U _н с делителя R1, R2 подается на схему сравнения (СС), где сравнивается с эталонным напряжением, сформированным параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD и резисторе R _б. Сигнал рассогласования (сигнал ошибки), усиленный усилителем постоянного тока (УПТ), управляет регулирующим транзистором VТ таким образом, что изменение падения напряжения на нем компенсирует отклонение U _н от его номинального значения. Как видно, АС представляет собой замкнутую систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. Основные параметры АС (коэффициент стабилизации и внутреннее сопротивление) зависят от коэффициента усиления УПТ и применения ряда мер при построении схемы. Коэффициент стабилизации АС

,

где К _у – коэффициент усиления УПТ; – коэффициент деления делителя R1, R2.

В применяемых на практике схемах АС К _ст достигает нескольких сотен. При разработке АС напряжения могут использоваться интегральные микросхемы, что уменьшает габариты, повышает надежность и технологичность конструкции стабилизаторов. Однако в АС напряжения с непрерывным регулированием для обеспечения линейного режима работы регулирующего транзистора VT необходимо заметное превышение входного напряжения U ₁ над U _н, что снижает КПД.

Описание лабораторной установки

Принципиальная схема исследуемого макета представлена на рис. 4.2. Она включает в себя выпрямитель, сглаживающий фильтр, стабилизатор напряжения, измерительные приборы и элементы коммутации.

Напряжение переменного тока с вторичной обмотки трансформатора Тр1 поступает на выпрямитель, собранный по мостовой схеме на диодах VD1 – VD4. Переменная составляющая выпрямленного напряжения сглаживается LC фильтром (дроссель Др.1 и конденсаторы С1,С2).

Работа блока стабилизации основана на принципе непрерывного регулирования с применением стабилизатора напряжения автокомпенсационного типа. Стабилизатор выполнен на микросхеме D1, которая представляет собой маломощный стабилизатор напряжения, рассчитанный на ток внешней нагрузки 100–150 мА.

Наличие внешнего умощняющего транзистора VT1 позволяет увеличить потребляемый от стабилизатора ток до 1,7 А.

Установка номинального значения стабилизированного напряжения (5,0 ± 0,3)В осуществляется переменным резистором R2, включенным в цепь делителя обратной связи R1, R2, R3.

Емкость С4, включенная параллельно цепи внешней нагрузки, и емкость С3 обеспечивают устойчивость работы схемы стабилизации при нагрузках импульсного характера.

Порядок выполнения работы

1. Изучить схему лабораторного макета, назначение измерительных приборов и органов управления.

2. Исследовать зависимость режимов работ АС от величины напряжения на входе U₁. Для этого:

а) переключатель S2 установить в положение 3;

б) Изменяя величину входного напряжения U₁ переключателем S1, замерить значения U₁, I₁, I _н с помощью соответствующих измерительных приборов pV1, pA1 и pA2 лабораторного макета и значения U _н – с помощью цифрового вольтметра, подключаемого к клемме К3.

в) Для каждого значения U₁ измерить по осциллограммам амплитуды пульсаций на входе АС U_m1 и на нагрузке U_{m н}, подключая осциллограф поочередно к клеммам К1 и К2.

Результаты измерений занести в таблицу 1.

Таблица 1

При выполнении отчета дополнить таблицу 1 расчетными величинами в соответствии с выражениями:

Определить значение коэффициента стабилизации

.

Построить графики зависимостей U _н =f(U₁), КПД =f(U₁), К_с=f(U₁).

3.Исследовать зависимость режимов работы АС от тока нагрузки. Для этого:

а) Переключатель входного напряжения S1 поставить в положение 3;

б) Изменяя величину тока нагрузки I _н переключателем S2, замерить значения U₁, I₁, I _н с помощью соответствующих измерительных приборов pV1, pA1 и pA2 лабораторного макета и значения U _н – с помощью цифрового вольтметра, подключаемого к клемме К3.

в) Для каждого значения U₁ измерить по осциллограммам амплитуды пульсаций на входе АС U_m1 и на нагрузке U_{m н}, подключая осциллограф поочередно к клеммам К1 и К2.

Результаты измерений внести в таблицу 2.

Таблица 2

Рассчитать значение дифференциального сопротивления АС напряжения

.

Построить графики зависимостей U _н =f(I_н), КПД =f(I_н), К_с=f(I_н).

Оформление отчета

Отчет должен содержать:

1.Принципиальную схему лабораторного макета.

2.Результаты измерений и расчетов в табл. 1 и 2.

3.Графики измеренных и рассчитанных величин.

4. Краткие выводы по проведенным исследованиям.

Библиографический список

1. Электропитание устройств связи: Учебник для ВУЗов/Под ред. Ю.Д. Козлова. -М.: Радио и связь, 1998.-С. 142-153.

2. Иванов-Цыганов А. И. Электропреобразовательные устройства РЭС. М.: Высшая школа, 1991. С. 162–179.

3. Электропитание устройств и систем телекоммуникаций: уч. пособие для вузов / В. М. Бушуев и др. – М.: Горячая линия-Телеком, 2011. С. 204 – 223.

_____________________

Date: 2015-12-12; view: 1297; Нарушение авторских прав