Материал: Лабораторная работа 4

Лабораторная работа №4 ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Изучить принцип действия и особенности импульсных источников питания. Ознакомиться с принципом действия релейных стабилизаторов.

2.ПЛАН РАБОТЫ

1.Снять внешнюю характеристику стабилизатора Uн=f(Iн) при постоянном напряжении питания.

2.Снять нагрузочную характеристику стабилизатора Uн=f(U0) при постоянном токе нагрузки Iн=const.

3.Снять зависимость величины и частоты пульсации на нагрузке

стабилизатора при изменяющемся напряжении U0 и постоянном токе нагрузки, а также при постоянном напряжении U0 и изменяющемся токе нагрузке.

4.С помощью осциллографа определить и представить в отчете:

-формы напряжений на регулирующем элементе, дросселе L2 и диоде

VD7;

-формы токов через регулирующий транзистор, дроссель L2 и диод VD7.

3.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

3.1.Стабилизаторы.

Стабилизаторами напряжения (тока) называются устройства, автоматически поддерживающие напряжение (ток) на стороне потребителя с заданной степенью точности.

По принципу действия стабилизаторы делятся на два принципиальных вида:

1)Стабилизаторы непрерывного действия, регулирующий элемент (РЭ) которых представляет собой плавно регулируемое сопротивление;

2)Импульсные (ключевые) стабилизаторы, регулирующий элемент

которых представляет собой периодически замыкающийся и размыкающийся ключ; стабилизация в этом случае достигается путем регулирования времени нахождения ключа в закрытом или открытом состоянии.

Оба вида стабилизаторов, в свою очередь делятся на два типа:

1)Компенсационные стабилизаторы, характеризующиеся наличием элементов, контролирующих величину выходного напряжения и вырабатывающих сигнал ошибки. Последний, через систему обратной связи (ОС) воздействует на РЭ, поддерживая выходное напряжение постоянным;

2)Параметрические стабилизаторы, характеризующиеся отсутствием элементов, контролирующих выходное напряжение. Работа таких

стабилизаторов основывается на использовании характеристик нелинейных элементов.

Принцип работы компенсационного импульсного стабилизатора можно видеть по структурной схеме приведенной на рис.1.

Входное напряжение 0 поступает на ключ К и далее, через фильтр Ф, на выходные клеммы устройства. Проходя через фильтр, напряжение выделят постоянную составляющую. Т.е. импульсы напряжения усредняются, «размазываясь» по всему периоду T.

Часть выходного напряжения снимаемое с измерительного элемента ИЭ, сравнивается с эталонным опорным напряжением ОЭ, и их разность, определяющая собой сигнал ошибки, через усилитель У подается на элемент преобразования сигнала ЭПС. Дело в том, что в отличии от стабилизатора непрерывного действия выходное напряжение усилителя в данном случае не может быть непосредственно использовано для управления регулирующим элементом, так как для этой цели необходимо иметь напряжение форма которого определяется выбранным видом ключа. Поэтому сигнал с усилителя У подается на ЭПС, с которого в преобразованном виде он поступает на ключ, периодически замыкая и размыкая его с некоторой частотой к. Сигнал воздействующий на ключ, изменяет относительную длительность замкнутого состояния ключа, поддерживая постоянным выходное напряжение стабилизатора.

Частота к может быть фиксированной и нефиксированной. В первом случае структурная схема должна содержать в себе задающий генератор ЗГ (рис.1), определяющий частоту к. Во втором случае частота определяется автоколебаниями схемы стабилизатора.

На электрическую цепь (рис. 1 а), содержащую замыкающийся и размыкающийся ключ, подается постоянное напряжение U0. Соответственно на выходе этой цепи будем получать прямоугольные импульсы напряжения (рис. 2 б) среднее значение которого будет равно

вых = 0 з = 0 ,

где T – период работы ключа, з – время, в течении которого ключ находится в замкнутом состоянии, = з - относительная длительность замкнутого

состояния ключа.

Из определения следует, что регулировать величину можно:

а) изменением длительности замкнутого з ключа и разомкнутого р состояний ключа при постоянном значении периода Т (широтно-импульсная модуляция - ШИМ);