Материал: Источники питания приборов. методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов. Кондусов В.А., Самодуров А.С
Методические указания Для выполнения задания необходимо проработать материал, изложенный
в [1 с.484-492]. При этом следует внести в отчёт по лабораторной работе принципиальные схемы основных типов стабилизаторов, выполненных на основе транзисторов, операционных усилителей, интегральных схем.
3.2Задание второе.
Для схемы стабилизатора, выполненного на трёхполюсной интегральной схеме с регулируемым выходным напряжением (рис.3.1) определить сопротивление резистора R2 согласно исходным данным таблицы 3.1.
Таблица 3.1.
№ Вар |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх,В |
19,5 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14,5 |
13,5 |
13 |
12 |
11,5 |
11 |
Uоп,В |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Iупр,мкА |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R1,Ом |
240 |
220 |
180 |
150 |
120 |
240 |
220 |
180 |
150 |
120 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uо,В |
15 |
15 |
13 |
12,5 |
11,5 |
10 |
8 |
5 |
3 |
6 |
7 |
Окончание таблицы 3.1
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
1,25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
50 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
240 |
220 |
240 |
180 |
150 |
120 |
180 |
150 |
220 |
240 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
3 |
2 |
3,5 |
4,5 |
10 |
14 |
8 |
7 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: Uвх (табл.3.1) соответствует входному напряжению U1 (рис.3.1); U0 (табл.3.1) соответствует выходному напряжению U2 (рис.3.1); Iупр (табл.3.1) соответствует току управляющего электрода ADJ микросхемы DA1; Uоп –опорное напряжение микросхемы DA1.
Методические указания 1.Проверка необходимого превышения входного напряжения над выходным:
Uвх - U0 3В |
(3.1) |
2.Определить R2, подставляя соответствующие значения в выражение:
|
|
|
|
|
R |
2 |
|
|
U |
|
U |
1 |
|
|
|
(3.2) |
|
0 |
|
|
||||||
|
|
оп |
|
R1 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||
16
4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
4.1 Задание первое
Определить нестабильность по току, определяемую как изменение выходного напряжения, выраженное в процентах, вызванное изменением тока нагрузки от минимального до максимального:
( U0/U0)100% =f(I0 min – I0 max), (3.3)
где U0 -среднее значение падения напряжения на микросхеме DA1. Методические указания
Резистор «R3-нагрузка» установить в крайнее левое положение, соответствующее минимальному току нагрузки. Резистором R2 установить на выходе источника питания напряжение U01=0,5U0max. Изменяя величину тока от I0min до I0max записать соответствующие отклонения напряжения U01 в таблицу 3.2
Таблица 3. 2
U01= 0,5U0max
U01,
В
I01, mА
По данным табл.3.2 построить график зависимости ( U01/ U01)100%=
f(I01min - I0max). Повторить проделанное для U02=0,75U0max и U03= U0max. Найти среднее значение нестабильности напряжения по току для данного источника
питания.
4.2 Задание второе
По данным таблицы 3.2 определить выходное сопротивление источника питания, определяемое как отношение приращения напряжения на выходе источника питания к вызвавшему его приращению тока нагрузки при постоянстве входного напряжения и других дестабилизирующих факторов:
Ri |
|
U |
0 |
(3.4) |
|
I Н |
|||||
|
|
|
|||
Знак минус показывает, что с ростом тока нагрузки выходное напряжение (напряжение на нагрузке Uн) уменьшается и наоборот, с уменьшением тока нагрузки выходное напряжение увеличивается.
4.3 Задание третье
Определить зависимость коэффициента пульсаций на входе (Кп вх) и выходе (Кп вых) источника питания при различных значениях тока нагрузки.
17
Методические указания Установить на выходе источника питания среднее значение выходного
напряжения. Изменяя значения тока нагрузки от Imin до Imax измерять напряжения пульсаций на входе (Um1 вх) и (Um1 вых) источника питания. Напряжения пульсаций измеряются осциллографом на входе источника питания (в контрольных точках 1, 2 измеряется Um1 вх, в контрольных точках 3, 4 измеряется Um1 вых). Значения напряжений U0вх, U0вых измеряются вольтметрами V1 и V2 соответственно. Данные занести в таблицу 3.3
Таблица 3.3
U0=0,5U0max
I0, mA
Um1вх, mВ
Um1вых, mВ
U0вх, В
U0вых, В
Кп вх=Umi вх/U0вх
Кпвых=Umi вых/U0вых
По данным таблицы 3.3 построить график зависимости Кп вых = f(I0)
4.4 Задание четвертое
По данным таблицы 3.3 определить коэффициент сглаживания пульсаций (коэффициент подавления пульсаций), определяемый как отношение входного и выходного напряжения пульсаций:
Ксг |
К Пвх |
|
U mi вх |
(3.5) |
|
К Пвых |
U mi вых |
||||
|
|
|
4.5 Задание пятое
Определить зависимость КПД источника питания, определяемый как отношение общей выходной мощности Р2 к входной мощности Р1, выраженный в процентах (обычно определяется по предельной нагрузке и номинальному выходному напряжению).
Методические указания Установить на выходе источника питания выходное напряжение
U0вых=0,5U0max. Изменяя величину тока от Imin до Imax записать соответствующие значения напряжений и токов на входе и выходе источника питания в таблицу 3.4
18
Таблица3.4
U0=0,5U0max
U01вх, В
I01вх, А
U02вых, В
I02вых, А
Р1=U01 I01, Вт
Р2=U02 I02, Вт
КПД=(Р1/Р2)100%
По данным таблицы 3.4 рассчитать значения Р1, Р2, КПД ; занести эти значения в табл.3.4, построить график зависимости КПД = f(I0). Повторить проделанное для U0=U0max и U0= U0min.
4.6 Задание шестое
По данным таблицы 3.4 построить график зависимости тока потребления (Iвх) от выходного тока (Iвых) при постоянном напряжении на выходе источни-
ка питания, равного одному из значений U0 (U0=0,5U0max или U0=U0max): Iвх= f(Iвых) при U0=const.
5. Требования к выполнению отчёта
Отчёт выполняется на стандартных листах бумаги формата А4 (210х297)
идолжен содержать:
1)цель работы;
2)схемы регулируемых источников питания на основе стабилизаторов напряжения с обратной связью: транзисторных, на операционном усилителе, на трёхполюсной интегральной схеме;
3)расчеты в соответствии с вариантом домашнего задания;
4)результаты измерений, представленные в виде таблиц и графиков согласно лабораторным заданиям;
5)выводы по работе.
6.Контрольные вопросы
1.Основные требования к современным источникам питания.
2.Принцип действия транзисторного стабилизатора напряжения с регулируемым выходом.
3.Принцип действия стабилизатора напряжения на основе операционного усилителя и трёхвыводных интегральных схемах.
4.Особенности схемотехники и работы источников питания с непрерывным (линейным) регулированием выходного напряжения.
19
5.Достоинства и недостатки источников питания с непрерывным (линейным) регулированием выходного напряжения.
6.Порядок расчета источника питания на основе трёхполюсной интегральной схемы.
7.Почему источники питания, выполненные на основе транзисторов или интегральных схем обладают очень высоким коэффициентом подавления пульсаций?
8.С чем связан недостаточно высокий КПД линейных источников питания и какие существуют пути его повышения?
9.Почему источники питания, выполненные на интегральных стабилизаторах имеют, как правило, минимальное выходное напряжение отличное от нуля?
Почему КПД источника питания на основе стабилизатора с непрерывным регулированием понижается при понижении выходного напряжения?
ЛАБАРАТОРНАЯ РАБОТА № 4 ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ
1.Цель работы: изучить принцип действия основных схем импульсных источников питания. Приобрести практические навыки расчета и экспериментального исследования основных характеристик этих источников питания.
2.Описание лабораторного стенда.
Конструктивно лабораторный стенд выполнен в виде настольного переносного прибора на лицевой панели которого изображена исследуемая электрическая принципиальная схема импульсного источника питания с повышением и стабилизацией выходного напряжения, выполненного с применением интегральной микросхемы DA1 (рис.4.1).
20