Двухполупериодная и мостовая схемы выпрямителя, параметрический и компенсационный стабилизаторы напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исследование двухполупериодной схемы выпрямления

Цель работы -- исследование двухполупериодной схемы выпрямления с нулевым выводом и сглаживающего RС-фильтра; построение нагрузочной характеристики выпрямителя (рис. 42).

Пояснения. Выпрямителями (рис. 43) называют устройства, служащие для преобразования переменных напряжений и токов в постоянные, используемые для питания радиоэлектронной аппаратуры. Переменное напряжение U₁ сети поступает на первичную обмотку трансформатора Т, с вторичной обмотки которого напряжение U₂ подается на выпрямитель В. Выпрямленное пульсирующее напряжение сглаживается фильтром Ф, превращаясь в постоянное напряжение U_Rн для питания устройства, эквивалентно представленного резистором нагрузки Rн

Схема двухполупериодного выпрямителя с нулевым выводом трансформатора (вывод 2) с активной нагрузкой Rн показана на рис. 44, а. Вторичная обмотка трансформатора выполнена так, чтобы в точках 1 и 3 были одинаковые, но противофазные относительно точки 2 напряжения U'₂ и U''₂ (рис. 44, б).

Рассмотрим работу схемы в полупериод, когда в точке 1 относительно точки 2 действует положительное напряжение, а в точке 3 -- отрицательное. Напряжение U'₂ вызывает ток I_VD1 (рис. 44, в), который проходит по цепи (рис. 44, а): вывод 1, диод VD1, резистор Rн, вывод 2. Таким образом, ток в нагрузку отдает верхняя половина вторичной



обмотки трансформатора. Этот ток создает на резисторе нагрузки R_H падение напряжения U_Rh (рис. 44, д), полярность которого указана на рис. 44, а, а амплитуда равна амплитуде напряжения U'₂, т. е. U_2m. В течение этого полупериода диод VD2 закрыт напряжением, действующим между выводами 1 и 3, а следовательно, его максимальное напряжение равно 2U_2m (рис. 44, е). На диоде VD1, проводящем

ток в течение всего полупериода, образуется небольшое прямое падение напряжения Uпр.

В следующий полупериод диод VD2 начинает проводить ток I_VD2 (рис. 44, г) по цепи (рис. 44, а): вывод 3, диод VD2, резистор R_H, вывод 2. При этом на нагрузке появляется синусоидальный импульс напряжения той же полярности, что и в первый полупериод. В течение этого полупериода диод VD1 закрыт.

Таким образом, диоды поочередно каждый в течение своего полупериода проводят ток в общую нагрузку. Частота пульсаций выходного напряжения двухполупериодной схемы равна удвоенной частоте сети, так как за период напряжения сети ток в нагрузке и напряжение на ней дважды достигают максимума. Двухполупериодную схему применяют в сильноточных низковольтных выпрямителях. Это объясняется тем, что в цепи тока нагрузки в любой момент выпрямительного процесса находится только один диод.

Пульсации выпрямленного напряжения оценивают коэффициентом пульсацый к_п, являющимся отношением амплитуды первой гармоники U_1m к среднему значению напряжения на нагрузке U_{Rн. cp}:

k_п=U_lm/U_Rнас (13)

Коэффициент пульсаций двухполупериодной схемы выпрямления без сглаживающего фильтра К_п = 0,67. Сглаживающий фильтр уменьшает k_п. Это его свойство оценивается коэффициентом сглаживания К_СГл, который является отношением коэффициентов пульсаций на входе К_пвх и выходе К_п._Вых фильтра:

Простейшим сглаживающим фильтром является емкостный, состоящий из конденсатора, подключенного параллельно нагрузке R_H. Заряжаясь во время, когда напряжение на входе фильтра близко к максимальному, конденсатор отдает запасенную энергию в нагрузку при уменьшении входного напряжения. В схеме, которая была показана на рис. 42, сглаживающим может быть, например, конденсатор С1. Коэффициент сглаживания емкостного фильтра тем выше, чем больше емкость конденсатора. Правда, при этом укорачиваются импульсы тока подзаряда конденсатора, а следовательно, растет из амплитуда, что усложняет работу выпрямительных диодов. Емкостные фильтры широко применяют в источниках питания радиоэлектронных устройств, так как они просты и недороги.

Намного эффективнее сглаживающий фильтр, состоящий из двух звеньев: емкостного С1 и RC-звена из элементов R1 и С2. Напряжение на конденсаторе С1 поднимается почти до амплитуды входного, при этом предварительно сглаживаются пульсации. Для их окончательного сглаживания служит второе звено. Такой фильтр прост в изготовлении и недорог. Недостатком RС-фильтров является низкий кпд. Обычно на резисторе R1 теряется до 10 % выпрямленного напряжения, что допустимо только в маломощных источниках питания.

Внешняя, или нагрузочная, характеристика источника питания выражает зависимость выходного напряжения от тока нагрузки и показывает, в какой степени уменьшается выходное напряжение источника при увеличении нагрузки.

1.1 Порядок выполнения работы

1. Вычертить табл. 19 для записи результатов измерений и координатные оси для изображения осциллограмм, снятых в схеме без фильтра (рис. 45, а) и с фильтром (рис. 45,6), а также для построения нагрузочной характеристики выпрямителя (рис. 46).

2. Зарисовать электрическую схему исследуемого выпрямителя (см. рис. 42) и собрать ее, пользуясь графическими обозначениями на сменной панели 87Л-01/8.

3. Измерить электрические параметры схемы выпрямителя для приведенных в табл. 19 значений R1 и С1 = С2, рассчитать кпд и занести результаты вычислений и измерений в табл. 19.

4. Вычислить коэффициенты пульсаций и сглаживания для максимальной нагрузки (R2 = 510 Ом) и двух номиналов конденсаторов С1 и С2, пользуясь формулами (13) и (14) и данными табл. 19.

5. Снять и зарисовать в координатных осях (см. рис. 45, а, б) осциллограммы напряжений в схеме выпрямителя.

6. Построить в координатных осях (рис. 46) нагрузочную характеристику выпрямителя, пользуясь данными табл. 19.

1.2 Методические указания

1. При выполнении работы используют: VD1 и VD2 -- диоды Д220 (КД10ЗА); резистор R1 = 200 Ом; конденсаторы С1 = С2 емкостью 20 и 50 мкФ; резистор R2 сопротивлением 510 Ом, 1 кОм, 1,6 кОм.

2. Переменное напряжение подводят к гнездам 1 и 3 исследуемой схемы от крайних зажимов источника питания ИП стенда, а к гнезду 2 -- от зажима. «Общ.». Положение тумблера ИП значения не имеет, но при выполнении работы его не следует изменять, так как в этом случае на 15% изменится входное напряжение, что внесет погрешность в измерения.

3. В качестве измерителя тока нагрузки РА(I) используют АВМ2 на пределах «50 мА» и «10 мА».

4. Постоянные напряжения в схеме измеряют АВМ1 на пределах «25 В» и «10 В».

5. Переменное напряжение на входе схемы измеряют ИВ стенда, переводя переключатель в положение «ИП ~ -25 В».

6. Пульсации в схеме измеряют милливольтметром MB стенда на пределах «5 В», «1 В», «500 мВ» и «100 мВ», а их форму наблюдают с помощью осциллографа.

7. В координатных осях (см. рис. 45, а, б) следует построить не менее двух полных периодов пульсаций с учетом постоянной составляющей.

8. Кпд выпрямителя вычисляют как отношение мощности на нагрузке Р_вых = U_R2I к мощности на входе сглаживающего фильтра Р_вх = Uc₁ I, выраженное в процентах.

Контрольные вопросы

1. Сколько диодов одновременно находится в цепи тока исследованного выпрямителя?

2. Почему напряжения на крайних выводах трансформатора должны быть одинаковыми?

3. Какова частота пульсаций на выходе выпрямителя?

4. Как влияют конденсаторы фильтра на пульсации?

5. Почему исследуемую схему применяют в сильноточных выпрямителях?

2. Исследование мостовой схемы выпрямления

Цель работы -- исследование однофазной мостовой схемы выпрямления со сглаживающим RС-фильтром (рис. 47).

Пояснения. Мостовая схема выпрямления дает точно такой же результат, как двухполупериодная, но имеет более простой трансформатор с одной вторичной обмоткой, рассчитанной на напряжение U₂.

Схема мостового выпрямителя без фильтра и ее временные диаграммы показаны на рис. 48, а--е.

Пусть в первый полупериод (рис. 48, а--в) напряжения U₂ на выводе 1 вторичной обмотки трансформатора действует положительное по отношению к выводу 2 напряжение и ток /и проходит по цепи: вывод 1, диод VD1,

резистор R_н, диод VD4, вывод 2. При этом на нагрузке R_H образуется падение напряжения U_Rн, полярность которого указана на рис. 48, а. Форма напряжения Urн -- это следующие один за другим синусоидальные импульсы (рис. 48,(3). Диоды VD2 и VD3 в течение этого полупериода тока не проводят, так как закрыты поступающим на них через открытые диоды VD1 и VD4 напряжением U2т (рис. 48, е). Максимальное обратное напряжение закрытых диодов равно амплитуде напряжения U_2m на обмотке трансформатора, т. е. вдвое меньше, чем в двухполупериодной схеме.

В следующий полупериод, когда знаки напряжения на вторичной обмотке трансформатора изменяются на противоположные (на рис. 48, а они даны в скобках), ток I₂₃ (рис. 48,г) будет проходить по цепи (рис. 48,а): вывод 2, диод VD2, резистор Rн, диод VD3, вывод 1.

Достоинство мостовой схемы по сравнению с двухполупериодной состоит в том, что диоды могут быть рассчитаны на вдвое меньшее обратное напряжение. Однако в цепи прямого тока в любой момент выпрямительного процесса находятся два последовательно включенных диода, что снижает экономичность схемы из-за падения напряжения на них при прохождении прямого тока. В выпрямителях, выпрямленное напряжение которых значительно выше прямого падения напряжения на диодах, этот недостаток незаметен. В тех же случаях, когда выпрямленное напряжение соизмеримо с прямым падением напряжения, применяют двухполупериодную схему.

В мостовой схеме, как и в двухполупериодной, частота пульсаций равна удвоенной частоте сети.

2.1 Порядок выполнения работы

Вычертить таблицу, аналогичную табл. 19 в работе № 8, а также координатные оси (см. рис. 45, а, б) для построения временных диаграмм.

2. Зарисовать электрическую схему исследуемого выпрямителя (см. рис. 47) и собрать ее, пользуясь условными графическими обозначениями, приведенными на сменной панели 87Л-01/9.

3. Выполнить п. 3--б задания к работе № 8.

2.2 Методические указания

1. Переменное напряжение подводят к гнезду 1 исследуемой схемы от одного из крайних зажимов источника питания ИП стенда, а к гнезду 2 -- от зажима «Общ.». Желательно, чтобы тумблер ИП находился в том же положении, что и при выполнении работы № 8.

2. При выполнении работы используют диоды Д220 (КД10ЗА). Остальные съемные элементы те же, что в работе № 8.

двухполупериодный мостовой компенсационный стабилизатор

Контрольные вопросы

1. Сколько последовательно включенных диодов имеется в цепи тока нагрузки при мостовой схеме выпрямления?

2. Каким должно быть максимально допустимое обратное напряжение диода в мостовой схеме?

3. Как влияют конденсаторы фильтра и сопротивление нагрузки на амплитуду пульсаций?

4. Какой будет осциллограмма напряжения на нагрузке, если один из диодов отключен?

5. Когда применяют мостовую схему выпрямления?

3. Исследование параметрического стабилизатора напряжения

Цель работы -- изучение принципа действия параметрического стабилизатора напряжения, его исследование при изменении входного напряжения и нагрузки, расчет коэффициента стабилизации и выходного сопротивления (рис. 49).

Пояснения. Для питания радиоэлектронной аппаратуры обычно используют стабилизированные источники. Особенно широко их применяют в аппаратуре на транзисторах и микросхемах. Идеальный стабилизатор должен обеспечивать абсолютное постоянство выходного напряжения. В реальном стабилизаторе выходное напряжение все же зависит от входного. Стабильность выходного напряжения оценивают коэффициентом стабилизации:

К_ст = ^U_вхU_вых/(^U_выхU _вх), (15)

где ^Uвх -- изменение входного напряжения; ^U_вых -- изменение выходного напряжения, вызванное изменением входного.

Стабилизаторы одновременно со стабилизацией сглаживают пульсации выпрямленного напряжения, т. е. являются активными фильтрами.

В параметрических стабилизаторах напряжения используется малая зависимость напряжения на стабилитроне от проходящего через него тока/(см. ВАХ стабилитрона-- рис. 11).



Входное напряжение U_вх (рис. 50) распределяется между ограничивающим резистором R_orp и параллельно включенными стабилитроном VD и резистором нагрузки R_н. Изменение входного напряжения сопровождается изменением входного тока I_вх. При этом изменяются напряжения на ограничивающем резисторе U_Rorp и незначительно на стабилитроне и нагрузке, поскольку рабочий участок ВАХ стабилитрона все же имеет некоторый наклон по отношению к оси I_обр. При изменении нагрузки происходит перераспределение токов I_ст и Iн между стабилитроном и нагрузкой, а общий ток I_вх остается неизменным.

Стабилитрон работает нормально, если при полном изменении входного напряжения и нагрузки ток через стабилитрон I_ст останется в пределах I_стmin--Iст.mах, которыми ограничивается рабочий участок ВАХ.

Параметрический стабилизатор позволяет получить kст = 20 +- 30. Больший k_ст можно получить, включив последовательно два стабилизатора (при таком включении второй низковольтный стабилизатор будет питаться предварительно стабилизированным выходным напряжением первого высоковольтного). Однако при этом чрезвычайно низок кпд схемы (несколько процентов).

Короткое замыкание на выходе стабилизатора не выводит его из строя, а лишь увеличивает мощность, рассеиваемую на резисторе R_orp:



Отключение нагрузки (холостой ход на выходе) переводит стабилизирующий элемент в наиболее тяжелый режим, так как через него протекает весь входной ток I_вх, а напряжение остается прежним. Максимальную мощность стабилитрона рассчитывают по формуле

Важным параметром стабилизатора является его выходное сопротивление

где AЈ/r„ -- изменение напряжения на нагрузке, вызванное изменением ее тока ^I_н.

Выходное сопротивление позволяет оценить нагрузочную способность стабилизатора: чем оно меньше, тем меньше выходное напряжение зависит от нагрузки.

Для расчета коэффициента стабилизации исследуемой схемы можно применить формулу, следующую из формулы (15):

где Uвх.ср и U_Rн .cp -- средние входное и выходное напряжения; ^U"_Rh -- изменение выходного напряжения, вызванное изменением входного ^U_вх .

3.1 Порядок выполнения работы

1. Вычертить табл. 20 для записи напряжений и токов в различных точках схемы стабилизатора, а также координатные оси (рис. 51) для построения зависимости мощности, выделяющейся на стабилитроне, от сопротивления нагрузки для двух значений входного напряжения: U1 = 15 В и U₂= 17,25 В (масштаб по осям: Р_ст -- в 1 см 50 мВт; R2 -- в 1 см 0,25 кОм).

2. Зарисовать электрическую схему параметрического стабилизатора напряжения (см. рис. 49) и собрать ее, пользуясь графическими обозначениями на сменной панели 87Л-01/10.

3. Измерить ток нагрузки Iн и напряжение U_R2{URн) на ней, а также напряжение пульсаций на нагрузке ^UR2, напряжение на первом конденсаторе фильтра Uc\ и напряжение пульсаций на этом конденсаторе ^U_c1 Результаты измерений занести в табл. 20.

4. Вычислить напряжение U_R1 на ограничивающем резисторе (на рис. 50 -- это резистор R_0гр), входной ток I_вх стабилизатора, ток I_ст через стабилитрон и рассеиваемую на нем мощность Р_ст. Результаты вычислений занести в табл. 20.

5. Построить графики зависимости мощности, рассеиваемой на стабилитроне, от сопротивления нагрузки для двух значений напряжения сети.

6. Рассчитать максимальную мощность, рассеиваемую на ограничивающем резисторе R1 при коротком замыкании на выходе стабилизатора и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой (16), в которой Rогр = R1

7. Рассчитать максимальную мощность, рассеиваемую на стабилитроне при холостом ходе на выходе стабилизатора (при отключенном резисторе нагрузки R2) и максимальном напряжении сети (17,25 В), пользуясь формулой (17).

8. Измерить основные составляющие нестабильности выходного напряжения ^U_Rн и ^U"r_h (на рис. 50 резистор R2 обозначен R_H). Вычислить выходное сопротивление и коэффициент стабилизации схемы, используя формулы (18) и (19).

3.2 Методические указания

1. При выполнении работы используют: R1= 510 Ом; R2 = 510 Ом; 1 кОм; 1,6 кОм; С1 = С2 = 50 мкФ; диоды Д220 (КД103А); VD5 -- стабилитрон Д814А.

2. Переменное напряжение с зажимов «~15 В» и «Общ.» источника питания ИП стенда подают на гнезда/и 2 исследуемого стабилизатора. Тумблер ИП устанавливают в положение «15 В»; его переключение в положение «15 В + 15 %» увеличивает выходное напряжение ИП до 17,25 В.

3. Ток нагрузки Iн измеряют АВМ2 на пределах «50 мА», «10 мА», а напряжения -- АВМ1 на пределах «25 В» и «10 В». Пульсации напряжений ^Uc1 и ^U_С2 на конденсаторах С1 и С2 измеряют осциллографом. Напряжения U_C2, и_ст и U_Rh одинаковы, так как их измеряют на параллельно включенных элементах схемы.

4. Для измерения нестабильности выходного напряжения следует собрать вспомогательную схему (рис. 52). В качестве измерителя 8U_ст используют АВО (сначала на пределе «5 В», а затем по мере компенсации выходного напряжения прибор переключают на все более чувствительные пределы: «1 В», «0,5 В», «0,1 В»). Устанавливают резистор #2 = 510 Ом и переводят тумблер ИП в положение «15 В». Так как этот режим соответствует максимальной нагрузке стабилизатора при минимальном входном напряжении, на выходе схемы будет минимальное напряжение.

Затем, изменяя напряжение ГН2, компенсируют выходное напряжение стабилизатора (АВО при этом должен показывать ноль, так как выходные напряжения стабилизатора и ГН2 одинаковы). Отключают резистор R2 (холостой ход на выходе),что сопровождается увеличением тока стабилитрона и выходного напряжения. При этом АВО измерит напряжение ^U'_Rн, которое также необходимо скомпенсировать. Далее переключают тумблер ИП в положение «15 В+15%» и измеряют напряжение U"rн.

5. Выходное сопротивление стабилизатора рассчитывают по формуле (18), где ^Iн -- приращение тока нагрузки, соответствующее условиям измерения ^U_Rн (^I_н равен току нагрузки при R2=510 Ом, так как минимальный ток нагрузки при R2=oo равен нулю).

6. Коэффициент стабилизации рассчитывают по формуле (19), составляющие которой вычисляют следующим образом:

^U_вх = U"ci - U'ci где U'ci и U"ci

напряжения на конденсаторе С1 при напряжении 15 и 17,25 В на входе выпрямителя;

U_Вх.ср = (U'_c1 + U_"c1 )/2; Urh.cp = U_Rнmin + ^U_{"Rн /}2,

где Г_Rнmin -- напряжение на выходе стабилизатора при напряжении на входе выпрямителя 15 В и R2 = 510 Ом.

Контрольные вопросы

1. Почему пульсации напряжения на стабилитроне невелики?

2. Почему короткое замыкание на выходе не выводит параметрический стабилизатор из строя?

3. Почему кпд параметрического стабилизатора невысок?

4. Когда применяют параметрические стабилизаторы?

5. Как изменяется режим работы стабилитрона при перегрузке?

4. Исследование компенсационного стабилизатора напряжения

Цель работы -- изучение принципа действия компенсационного стабилизатора напряжения и его исследование при изменении входного напряжения и нагрузки; расчет коэффициента стабилизации и выходного сопротивления (рис. 53).

Пояснения. Значительно лучшими параметрами обладает компенсационный стабилизатор напряжения: его коэффициент стабилизации может достигать сотен и даже тысяч единиц.

Наиболее распространен компенсационный стабилизатор напряжения, регулирующий элемент которого включен последовательно нагрузке (рис. 54). На вход схемы подается отфильтрованное нестабилизированное напряжение U_BX (его предельные отклонения от среднего значения ±^U), которое распределяется между регулирующим транзистором VT1 и сопротивлением нагрузки R 4, т. е.

U_BX = U _КЭУТ1 + Uвых. (20)

Принцип действия стабилизатора состоит в следующем. Если увеличится U_вх, то автоматически почти на столько же увеличится U_Кэуть а Uвых -- незначительно. При уменьшении U_BX уменьшается U_кэуть а U_вых-- незначительно.

Усилитель сигнала рассогласования выполнен на транзисторе VT2, на эмиттерный переход которого поступает два напряжения: опорное U_on, вырабатываемое параметрическим стабилизатором на стабилитроне VD, и напряжение aUвых, пропорциональное выходному напряжению (а -- коэффициент деления делителя, выполненного на потенциометре R3). Сигнал рассогласования складывается из этих двух напряжений:

Uр = U_БЭУТ2 = аUвых -- Uon, (21)

усиливается и поступает на базу регулирующего транзистора VT1, потенциал эмиттера которого равен выходному напряжению U_Bыx стабилизатора. Напряжение в эмиттерной цепи транзистора складывается из двух напряжений:

U_бэvт1 -- L^kvt2 -- U_вых. (22)

Увеличение входного напряжения сопровождается увеличением выходного, а, следовательно, напряжения aUвых- При этом напряжение U_БЭVt2 и ток коллектора транзистора VT2 увеличиваются, а напряжения U_KVT2 и U _бэут1 в соответствии с формулой (22) уменьшаются. Одновременно уменьшается коллекторный ток транзистора VT1, что равноценно увеличению сопротивления его промежутка коллектор--эмиттер и, следовательно, напряжения U_Кэут1- Таким образом, почти все приращение напряжения Uв_X приходится на регулирующий транзистор VT1, а напряжение и_вых в соответствии с формулой (20) остается неизменным. Выходное напряжение стабилизатора все же изменяется, так как для поддержания нового электрического состояния транзистора VT1 необходим некоторый сигнал рассогласования, тем меньший, чем выше коэффициент усиления усилителя сигнала рассогласования.

Уменьшение входного напряжения схема компенсирует уменьшением сопротивления промежутка коллектор _ эмиттер транзистора VT1, напряжение на котором уменьшается, а выходное напряжение стабилизатора изменяется незначительно. Аналогично стабилизатор реагирует на пульсации входного напряжения, значительно ослабляя их на выходе.

При изменении положения движка потенциометра R3 изменяется выходное напряжение U_BыX стабилизатора. Это происходит потому, что в схеме автоматически поддерживается соотношение между напряжениями в эмиттерной цепи транзистора VT2 в соответствии с формулой (21). Из этой формулы следует, что U_BыX ~ U_0п/a. Если движок потенциометра R3 сместить к верхнему по схеме выводу (а= 1), то выходное напряжение стабилизатора приблизится к опорному.

При уменьшении а (смещение движка потенциометра R3 к нижнему выводу) выходное напряжение увеличивается и соответственно уменьшается напряжение U_K3VTi, пока транзистор VT1 не перейдет в насыщение. Тогда Uвых = Uвх -- Uкэут1нас ~ Ubx- В этом режиме транзистор VT1 перестает управляться, а стабилизатор -- стабилизировать напряжение. Обычно напряжение на промежутке коллектор -- эмиттер транзистора VT1 составляет не менее 3--5 В при максимальном напряжении на выходе схемы. Такое же минимальное напряжение ^кэут! необходимо для сглаживания пульсаций.

4.1 Порядок выполнения работы

1. Вычертить табл. 21 для записи электрических режимов схемы стабилизатора.

2. Зарисовать электрическую схему исследуемого стабилизатора (см. рис. 53) и собрать ее, пользуясь графическими обозначениями на сменной панели 87Л-01/11.

3. Выполнить измерения и занести результаты в табл. 21.

4. Рассчитать мощность, рассеиваемую транзистором VT1, при всех режимах работы стабилизатора и определить режим, когда она максимальна.

5. Пользуясь данными табл. 21, рассчитать коэффициент стабилизации и выходное сопротивление стабилизатора.

4.2 Методические указания

1. При выполнении работы используют: R1 = 1,6 кОм; R2 = 7,5 кОм; R3 = 200 Ом; R4 = 2,2 кОм (переменный); R5=ГкОм; R6 = 510 Ом, 1 кОм; 1,6 кОм; С7 = 50 мкФ; С2 = 20 мкФ; VD1 -- VD4 -- диоды Д220 (КД10ЗА); VT1 и VT2 -- транзисторы КТ361А; VD5 -- стабилитрон Д814А.

2. На гнезда 1 и 2 исследуемой схемы подают переменное напряжение с зажимов «~15 В» и «Общ.» источника питания ИП стенда.

3. Ток нагрузки Iн измеряют АВМ2 (на пределах измерения «50 мА» и «10 мА»), напряжение -- АВМ1

'(на пределах «25 В» и «10 В»), пульсации напряжения -- милливольтметром MB (действующее значение) и осциллографом (измеряют амплитудное значение и наблюдают форму пульсаций, их частоту).

4. Для измерения нестабильности выходного напряжения следует собрать схему, показанную на рис. 52 (прибор, измеряющий нестабильность выходного напряжения стабилизатора, подключают к гнезду 4 схемы, приведенной на рис. 53), и используют АВО сначала на пределе «5 В», а затем по мере компенсации выходного напряжения стабилизатора переключая на все более чувствительные пределы измерения («1 В», «0,5 В»,«0,1 В»).

Затем устанавливают #6=510 Ом, переводят тумблер ИП в положение «15 В + 15 %»; при этом напряжение на выходе стабилизатора должно быть равно 10 В. Изменяя напряжение ГН2, компенсируют выходное напряжение стабилизатора {АВО показывает ноль, когда напряжение на выходах исследуемой схемы и ГН2 одинаковы). Записывают значение тока нагрузки /„ (при R6 = = 510 Ом) и отключают резистор #6. При этом выходное напряжение стабилизатора увеличивается на 8U'r₆, что и является его нестабильностью, вызванной изменением тока нагрузки. Выходное сопротивление стабилизатора рассчитывают по формуле R_ВЫХ = 6U'r₆/^I_h, где ^Iн -- изменение тока нагрузки, вызвавшее изменение выходного напряжения на 6U'_R6, в данном случае ^I_н = I_н при R6 = = 510 Ом, так как ток нагрузки при отключенном резисторе R6 равен нулю.

5. Вновь устанавливают R6 = 510 Ом, измеряют напряжение на конденсаторе С1 (постоянную составляющую) и компенсируют выходное напряжение стабилизатора. Переводят тумблер ИП в положение «15 В» и снова измеряют напряжение на конденсаторе С1, а также 6U"r₆. Коэффициент стабилизации рассчитывают по формуле



где U'c1 и U"c1 -- напряжения на конденсаторе С1 при напряжениях на входе стабилизатора 17,25 и 15 В; (U'ci + U"ci)/2 и U'r₆ -- 0,56U"r6 -- средние напряжения на входе и выходе стабилизатора; бU" -- изменение выходного напряжения, вызванное изменением входного на 15%.

Контрольные вопросы

1. Каков принцип действия компенсационного стабилизатора напряжения?

2. Какие максимальное и минимальное напряжения можно получить на выходе исследуемой схемы?

3. Как влияет сопротивление резистора R2 на коэффициент стабилизации?

4. Почему компенсационный стабилизатор сглаживает пульсации?

5. В каком режиме мощность, рассеиваемая транзистором, минимальна?

Размещено на Allbest.ru

...