Описание лабораторного макета стабилизатора и указания по проведению экспериментальных исследований
Экспериментальные исследования проводится на макетах, смонтированных и установленных в рабочем отсеке лабораторной установки УНТЦ СПбГУТ
.
Рис. 5.1 Внешний вид сменного блока «Импульсный стабилизатор постоянного напряжения».
Для проведения исследований на вход исследуемой схемы стабилизатора подается напряжение от встроенного источника постоянного нестабилизированного напряжения. Это напряжение регулируется в пределах от 5 до 20 вольт. Источник имеет защиту от кратковременной перегрузки по току нагрузки. При перегрузке начинает мигать светодиод «Перегрузка». Входное напряжение и потребляемый ток контролируются с помощью PV1 и PA1 лабораторной установки. Значение тока нагрузки устанавливается путём изменения сопротивления блока нагрузок (правая панель лабораторной установки, ручка переключателя «RН грубо» и ручка переменного резистора «RН точно»). Примерные пределы изменения RН: от 1300 Ом в положении «1» до 17 ОМ в положении «11» переключателя «RН грубо». В положении «Х.Х.» RН= ∞. Напряжение на нагрузке (выходное напряжение) контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром PA2.
Введение:
При оценке качества функционирования стабилизаторов напряжения необходимо определить численные значения его основных показателей качества:
коэффициент стабилизации Кст ;
относительной нестабильности выходного напряжения dU,%;
выходного сопротивления Rвых;
коэффициента полезного действия h.
Коэффициент стабилизации выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки Rн
( Rн = const ) в соответствии с соотношением:
или (5.1)
Номинальное значение входного напряжения Uвх ном , выходного напряжения Uвых ном, измеряются вольтметрами РV1 и РV2, установленным на приборной панели установки.
Относительная нестабильность выходного напряжения dU%
(5.2)
также определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки
Rн = const .
Значение динамического выходного сопротивления стабилизатора Rвых дин определяется при постоянной величине входного напряжения Uвх - const (т.е.∆Uвх=0)
(5.3)
где ∆Uвых - отклонение выходного напряжения стабилизатора от его номинального значения, соответствующее изменению тока нагрузки на величину ∆Iн (∆Iн =I н ном – I н min) .
Потери мощности в элементах стабилизатора оцениваются его коэффициентом полезного действияh :
(5.4)
или
(5.5)
Коэффициент пульсаций выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки Rн
( Rн = const ) в соответствии с соотношением :
(5.6)
I. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с широтно-импульсным регулированием.
Рис. Схема соединений коммутационными шнурами элементов установки для исследования компенсационного стабилизатора с широтно-импульсным регулированием
· Переключатель S1 на панели ИСН установить в верхнее положение.
· Переключатель «RН грубо» установить в положение «5».
· Вольтметры PV1 и PV2 установить в режим измерения постоянного напряжения. Миллиамперметр РА1 установить в режим измерения постоянного тока.
· Включить электропитание установки.
· Включить источник постоянного напряжения.
· Входное напряжение установить регулятором UИП источника питания, контролировать вольтметром PV1.
· Выходное напряжение установить регулятором R1, контролировать вольтметром PV2.
· Ток нагрузки установить регуляторами «RН грубо» и «RН точно», контролировать амперметром PА2.
1. Определение коэффициента стабилизации КСТ
· Установить номинальный режим работы стабилизатора:
UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .
· Увеличить напряжение источника питания до максимально возможного UВХ МАКС . (Вольтметр PV1)
· Записать значение выходного напряжения стабилизатораUВЫХ1 (Вольтметр PV2).
· Определить ∆UВХ , ∆UВЫХ - соответственно приращения входного и выходного напряжений стабилизатора при неизменном сопротивлении нагрузки.
· Рассчитать коэффициент стабилизации по входному напряжению по формуле (5.1)
2. Определение выходного сопротивления RВЫХ
· Установить: UВХ НОМ = 15 В UВЫХ НОМ = 3 В IНАГР НОМ = 0,15 А.
· Увеличить сопротивление нагрузки таким образом, чтобы ток нагрузки уменьшился в 3 - 4 раза.
При этом поддерживать UВХ = const = UВХ НОМ = 15 В .
· Записать изменение выходного напряжения стабилизатора ∆UВЫХ и тока нагрузки ∆IНАГР .
· Рассчитать выходное сопротивление по формуле (5.3).
Определение КПД
· Установить номинальный режим работы стабилизатора:
UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .
Записать значения IВХ (Миллиамперметр PА2)
Рассчитать значение КПД по формуле (5.5)
4. Определение коэффициента пульсаций КП
· Установить номинальный режим работы стабилизатора:
UВХ НОМ = 15 В; UВЫХ НОМ = 3 В; IНАГР НОМ = 0,18 А .
· С помощью осциллографа определить частоту и размах пульсаций.
Амплитуду пульсаций брать как половину размаха .
· Определить коэффициент пульсаций по формуле (5.6)