Материал: Источники питания приборов. методические указания к выполнению лабораторных работ для студентов. Кондусов В.А., Самодуров А.С
Рис.4.1. Внешний вид лицевой панели лабораторного стенда «Импульсный источник питания»
В качестве источника входного напряжения применён линейный регулируемый источник стабилизированного напряжения, с пределами регулирования U1=Uвх=2-15В, выполненный также с применением интегральной микросхемы.
На лицевой панели стенда расположены:
тумблер включения стенда SA1 с индикатором включения сети;
ручка регулировки активного сопротивления нагрузки импульсного источника питания «R5нагрузка»;
«Ru»- ручка регулировки выходного напряжения U1 линейного источника питания;
вольтметр V1 для измерения напряжения U1 на выходе линейного источника питания и на входе импульсного источника питания;
вольтметр V2 для измерения выходного напряжения на нагрузке;
миллиамперметры A1 и А2 для измерения величины тока на входе и выходе источника питания;
гнёзда «1» - «7» для подключения осциллографа и просмотра осциллограмм в различных точках схемы: 1,2-для измерения пульсаций на входе импульсного источника питания; 6,7 -для измерения пульсаций на выходе источника питания; 3, 4-для просмотра осциллограмм на дросселе и измерения частоты коммутации преобразователя.
На задней части стенда находятся держатель предохранителя, клемма заземления, шнур питания.
21
3. Домашние задания и методические указания по их выполнению
3.1 Задание первое
Ознакомиться с принципом действия основных схем импульсных источников питания: понижающих, повышающих и инвертирующих входное напряжение.
Методические указания Для выполнения задания необходимо проработать материал, изложенный
в [1 с.492-496]. При этом следует внести в отчёт по лабораторной работе функциональные схемы основных импульсных источников питания: понижающих, повышающих и инвертирующих входное напряжение.
3.2 Задание второе
Для схемы импульсного источника питания ,изображённой на рис.4.2а рассчитать выходное напряжение согласно исходным данным таблицы 4.1 (Uвх не учитывать).
Рис 4.2 Схемы импульсных источников питания: а) понижающего входное напряжение, б) повышающего входное напряжение, в) инвертирующего
входное напряжение.
Примечание: номер варианта задания соответствует номеру курсанта по журналу преподавателя. Uвх (табл.4.1) соответствует входному напряже-
нию U1 (рис.4.1).
Методические указания
Когда VT1 включён на время tвкл и период |
коммутации этого транзи- |
стора Т=tвкл+tвыкл , то выходное напряжение : |
|
Uвых=Uвх(tвкл/Т) |
(4.1) |
22
Таблица 4.1
№ вар. |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх, В |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
tвкл, мкс |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
T, мкс |
40 |
20 |
10 |
40 |
20 |
10 |
40 |
20 |
10 |
40 |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх, В |
5 |
6 |
7 |
5 |
6 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Окончание таблицы 4.1
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
9 |
8 |
7 |
6 |
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
40 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
20 |
10 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.3 Задание третье
Предположим , что Uвх в предыдущем задании увеличилось на Uвх. Рассчитайте время включения так, чтобы Uвых оставалось неизменным. При этом считайте, что период следования коммутирующих импульсов T=tвкл+tвыкл остался постоянным.
3.4 Задание четвёртое
Для варианта задания (табл.4.1) рассчитать рабочую частоту коммутации импульсного источника питания.
3.5 Задание пятое
Рассчитать выходное напряжение Uвых для схемы , изображённой на рис.4.2(б) согласно исходным данным табл.4.1 (Uвх не учитывать).
Методические указания Если пренебречь потерями и падением напряжения на коммутирующих
элементах:
U вых |
|
|
U |
вх |
|
|
U вх |
|
(4.2) |
|
|
|
|
1 tвкл |
|
||||
|
1 |
К |
з |
T |
|||||
3.6 Задание шестое
Для схемы, изображённой на рис.4.2б согласно исходным данным табл.4.1 рассчитать выходное напряжение, уменьшенное на величину Uвх.
Методические указания Если пренебречь потерями и падением напряжения на коммутирующих
элементах:
23
|
|
|
|
|
|
|
|
К з |
|
|
|
|
|
|
|
tвкл T |
|
|
|
U |
вых |
U |
вх |
U |
|
|
|
|
|
|
U |
вх |
U |
|
|
|
|
|
(4.3) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
вх |
|
|
К |
|
|
|
|
вх |
|
tвкл |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
з |
|
|
|
|
1 |
T |
|
|||||
4. Лабораторные задания и методические указания по их выполнению
4.1 Задание первое
Определить нижнюю границу диапазона входного напряжения, определяемую как минимальное входное напряжение для источника питания, которое обеспечивает на выходе стабильное выходное напряжение (гарантируемый нормируемый параметр источника питания. Существует также верхняя граница диапазона входного напряжения).
Методические указания
1.Установить ручку «RU» в положение, соответствующее минимальному значению напряжения импульсного источника питания (регистрируется вольтметром V1).
2.Установить ручку резистора «R5-нагрузка» в среднее положение.
3.Медленно увеличивая напряжение U1 на входе импульсного источни-
ка питания (клеммы 1,2) от Umin до Umax фиксировать значения напряжений на входе (вольтметр V1) и на выходе (вольтметр V2) . Снять 10-15 точек. Данные измерений занести в табл.4.2.
По данным таблицы 4.2 построить график зависимости Uвых = f(Uвх). По графику определить Uвхmin. Значение напряжения Uвх min соответствует начальному участку графика, когда увеличение напряжения Uвх не приводит к увеличению напряжения Uвых.
Таблица 4.2
Uвх, В
Uвых, В
Кпн
4.2 Задание второе
Используя данные измерений таб.4.2 определить коэффициент повышения напряжения:
Кпн=Uвх/Uвых |
(4.4) |
Значения рассчётов занести в таблицу 4.2. Построить график зависимости Кпн= f(Uвх). Объяснить эту зависимость.
4.3 Задание третье
Определить нестабильность по входному напряжению:
24
КСТU =( Uвх/Uвх.н)/( Uвых / Uвых.н) |
(4.5) |
Методические указания Нестабильность по входному напряжению является основным парамет-
ром, характеризующим работу стабилизатора. Мерой её измерения является коэффициент стабилизации, равный отношению относительного изменения напряжения на входе к относительному изменению напряжения на выходе стабилизатора. Для определения коэффициента стабилизации воспользоваться данными измерений таб.4.2.
4.4 Задание четвёртое
Определить нестабильность по току нагрузки. Нестабильность напряжения по току нагрузки определяется как изменение выходного напряжения, выраженное в процентах, вызванное изменением тока нагрузки от минимального до максимального.
Методические указания
Резистор нагрузки «R5-нагрузка» установить в крайнее левое положение, соответствующее минимальному току нагрузки. Резистором RU установить на входе источника питания (выходе регулируемого источника питания) напряже-
ние U01≈0,5U01max. Изменяя величину выходного тока от I0min до I0max записать соответствующие отклонения напряжения U0=ΔU2 на выходе импульсного ис-
точника питания в табл.4.3.
Таблица 4.3
U01≈0,5U01max
U2, В
I0, mA
I0, mA
По данным табл.3 построить график зависимости (ΔU2/U01)100%=f(I0min –
I0max). Повторить проделанное для U01≈0,75U01max и U01≈U01max. Найти среднее значение нестабильности напряжения по току для данного источника питания.
4.5. Задание пятое
По данным табл.4.3 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 = - Uо/ΔIн |
(4.6) |
25