Импульсные стабилизаторы напряжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лекция

по дисциплине: «Источники питания»

Группа РМТ-1-16, курс 2, второй семестр

Тема: Импульсные стабилизаторы напряжения

Преподаватель: Атаханов Хуснутдин Мухтарович.

Продолжительность - 2х45 мин.

Технические средства - компьютер, проектор.

Дополнительные материалы - расширенный материал по теме: рисунки аппаратуры, схемы и описание.

Цель лекции: Формирование теоретических основ знаний по источникам питания медицинской аппаратуры

Соответствие ожидаемым результатам обучения дисциплины:

РОд-1 - знать принцип работы основных схем трансформирования; выпрямления, фильтрации, стабилизации и преобразования напряжений; их основные параметры и свойства; методику поиска и устранения неисправности медицинской аппаратуры; достоинства и недостатки; о новейших разработках в области изготовления современных высокоэкономичных источников питания.

Задача лекции: Образовательная: способствовать развитию компетенций:

ОК 1: способность к обобщению, анализу, восприятию информации;

ПК 2: использовать нормативно-техническую документацию в профессиональной деятельности;

Ожидаемы результаты:

РОт - Знает и понимает устройство импульсных блоков питания, схемотехнические особенности, достоинство и область применения.

Тип урока: лекция

Методы:

1. Лекция-визуализация (ЛВ).

Лекция-визуализация учит студента преобразовывать устную и письменную информацию в визуальную форму, выделяя при этом наиболее значимые и существенные элементы. На лекции используются схемы, рисунки, чертежи и т. п., к подготовке которых привлекаются обучающиеся. Проведение лекции сводится к связному развернутому комментированию преподавателем подготовленных наглядных пособий. При этом важна логика и ритм подачи учебного материала. Данный тип лекции хорошо использовать на этапе введения студентов в новый раздел, тему, дисциплину.

2. . Метод микро открытий (МО).

В основе метода микрооткрытий лежит сценарий эвристической беседы. Очередная микропроблема, которая выдвигается перед аудиторией, формируется в виде вопроса, на который учащимся предлагается ответить. Трудность этого вопроса тщательно дозируется. В этом и состоит отличие, причем существенное, метода микрооткрытий от скиннеровской системы. Если трудность вопроса такова, что, успешно решив его и ответив на него, студент испытывает радость от маленького самостоятельного открытия, то эмоциональная активность урока повышается и стимулирует процесс запоминания собственного маленького открытия. Технология преподавания заключается в режиссуре всех этих маленьких открытий. Таким образом, новое знание формируется как совокупность таких маленьких открытий. Таким образом происходит мыслительная деятельность ученого, да и любого творческого человека.

Приемы: наглядность восприятия информации (предусматривает применения технических средств представления информации - проектор, плакаты, модели и др.)

План занятия.

1. Орг. момент: 2-3 минуты.

Проверка наличия обучающихся по журналу и готовность их к занятиям.

Сообщение темы и цели урока.

2. Актуализация знаний обучающихся.

Краткий опрос по предыдущей лекции.

3. Начало новой лекции: тема, цель изучения материала.

4. Мотивация темы урока

1. Ознакомить с типами импульсных стабилизаторов напряжения.

2. Изложить принцип работы различных импульсных стабилизаторов.

3. Объяснить возможность получения дополнительной энергии.

4. Разъяснить назначение и место применения импульсных стабилизаторов в медицинской аппаратуре.

План лекции:

1. Понижающий стабилизатор

2. Повышающий стабилизатор.

3. Инвертирующий стабилизатор.

4. Применение ИМС для импульсных источников питания.

Понижающий стабилизатор. Типовая схема импульсного стабилизатора понижающего типа представлена на рис.1.

Рис. 1. Понижающий импульсный стабилизатор.

Рис. 2. Временные диаграммы работы понижающего стабилизатора.

На вход регулирующего транзистора подается импульсный сигнал от схемы управления. Изменение скважности управляющих импульсов (отношения периода следования импульсов к длительности импульса) происходит автоматически таким образом, чтобы выходное напряжение поддерживалось на заданном уровне с допустимой точностью. Дроссель L и конденсатор С преобразуют однополярные импульсы переменной скважности, поступающие с коллектора регулирующего транзистора, в напряжение постоянного тока. Диод VD обеспечивает протекание тока в дросселе, когда регулирующий транзистор находится в закрытом состоянии. Работа стабилизатора поясняется временными диаграммами (рис.2). В промежутки времени, когда регулирующий транзистор открыт (t0-t1,t2-t3,t4-t5), на вход фильтра LC-типа прикладывается напряжение питания. Диод VD при этом закрыт. Ток в дросселе в эти промежутки времени IL возрастает по линейному закону, после закрытия регулирующего транзистора электромагнитная энергия, накопленная в дросселе на предыдущем интервале времени, через открывшийся диод передается в нагрузку и частично сообщается конденсатору.

По сравнению с ранее рассмотренной схемой (рис.1) в параллельном стабилизаторе выходное напряжение может превышать входное.

напряжение медицинский импульсный стабилизатор

Рис. 3. Повышающий стабилизатор.

Зависимость выходного напряжения от относительной длительности открытого состояния регулирующего транзистора представлена на рис.4. На данном рисунке представлены три зависимости отношения выходного напряжения к входному Uн/Uвх от коэффициента заполнения управляющих импульсов

г = tи/T при различных значениях независимого параметра с=rL/(rL+Rн), где rL - сопротивление дросселя фильтра, Rн - сопротивление нагрузки.

Рис. 4. Регулировочные характеристики стабилизатора, выполненного по схеме на рис. 3.

Инвертирующий стабилизатор. На рис.4 представлена схема стабилизатора, который изменяет полярность входного напряжения. При этом, как в схеме (рис.3.), выходное напряжение может превысить по величине напряжение на входе стабилизатора.

Рис.4. Инвертирующий стабилизатор.

При открытом состоянии регулирующего транзистора дроссель накапливает электромагнитную энергию. Диод VD при этом закрыт, нагрузка вместе с конденсатором фильтра отключена от источника питания. Переключение регулирующего транзистора в закрытое состояние сопровождается открыванием диода VD и переходом энергии, накопленной в дросселе, в конденсатор фильтра С и нагрузку. Полярность выходного напряжения при этом оказывается противоположной полярности входного напряжения.

Применение ИМС для импульсных источников питания.

На рис.5 представлена схема двуполярного импульсного источника питания, собранного на повышающем (МАХ633) и инвертирующем (МАХ637) импульсных интегральных стабилизаторах. Такой источник питания может быть использован, например, для питания схем с операционными усилителями, большинство из которых питается двуполярным напряжением ± 15В (максимальный выходной ток 100 мА).

AC-DC конвертеры. Являются по сути готовыми импульсными ИП. Для того чтобы получить полноценный источник питания к ИМС необходимо подключить небольшое количество внешних элементов. Выходное напряжение может быть как постоянным, так и регулируемым (плавно или дискретно).

На рис.6. представлена схема простого импульсного ИП на AC-DC конвертере КР1182ЕМ3. На вход микросхемы может быть подано переменное напряжение 80 - 276 В (действующее значение).

Рис.6. Импульсный источник питания на AC-DC конвертере КР1182ЕМ3.

Выходное напряжение определяется напряжением стабилизации стабилитрона. Емкость накопительного конденсатора должна быть порядка 2000мкФ. Максимальная величина выходного тока схемы 1,5 - 1,7А.

Завершение урока: ответ на вопросы студентов то теме урока

Подведение итога занятия: Анализ активности студентов.

Контрольные вопросы для закрепления пройденного материала:

1. Как работает типовая схема импульсного стабилизатора понижающего типа?

2. По какому принципу работает повышающий импульсный стабилизатор?

3. По какому принципу работает инвертирующий импульсный стабилизатор ?

Задание на СРС (Составьте сравнительный анализ трансформаторных и импульсных блоков питания).

Составил: Х. Атаханов. Дата проведения занятия: _____________

Размещено на Allbest.ru