МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БТС

Отчет

по учебной практике

Тема: Стабилизаторы напряжения

Студентка гр. 7501 _____________________ Баева П. И.

Студентка гр. 7501 _____________________ Бучнева А. А.

Преподаватель _____________________ Анисимов А. А.

Санкт-Петербург

2019 г.

ЗАДАНИЕ

Вариант №1

Студентка: Баева П.И.

Студентка: Бучнева А.А.

Группа 7501

Тема работы: Исследование основных принципов работы стабилизаторов напряжения различного принципа действия (линейные, импульсные, с накачкой заряда).

Провести исследование следующих преобразователей напряжения:

1) Понижающий преобразователь из 15 В в 10 В (микросхема LM317)

2) Преобразователь на переключаемых конденсаторах, 2 схемы: из 5 В в минус 5 В (инвертор) и из 5 Вив 10 В (удвоитель напряжения), микросхема ICL7660.

3) 3 схемы на основе импульсного преобразователя MC33063: понижающий (из 15 В в 5 В), инвертирующий (из 15 В в минус 15 В) и повышающий (из 5 В в 15 В).

Дата выдачи задания: 09.07.2019

Дата сдачи отчета: 15.07.2019

Дата защиты отчета: 15.07.2019

Студентка гр. 7501 _____________________ Баева П.И.

Студентка гр. 7501 _____________________ Бучнева А.А.

Преподаватель _____________________ Анисимов А. А.

Содержание

Введение………......................................................................................................4

Вторичные источники питания …………………................................................6

Микросхемы, необходимые для реализации устройств....................................22

Принципиальная схема и ее расчет.....................................................................28

Расчет параметров схемы………………………………………………………30

Измерения характеристик источника питания…...............................................35

Вывод…................................................................................................................. 43

Введение

Преобразователь – это электротехническое устройство, преобразующее электроэнергию одних параметров или показателей качества в электроэнергию с другими значениями параметров или показателей качества. Параметрами электрической энергии могут являться ток и напряжение, их частота, фаза.

Преобразователи питания делятся на следующие группы:

1) Выпрямитель — устройство, предназначенное для преобразования энергии источника переменного тока в постоянный ток (AC/DC)

2) Инвертор — устройство, задача которого обратна выпрямителю, то есть преобразование энергии источника постоянного тока в энергию переменного тока (DC/AC)

3) Преобразователь напряжения - устройство, предназначенное для преобразования энергии постоянного тока:

• Повышающий

• Понижающий

• Импульсный – работают за счет переключения ключевого элемента

• Линейный – работают в непрерывном режиме

• Инвертирующий

4) Трансформатор - устройство, предназначенное для преобразования энергии переменного тока.

В нашем случае рассматриваются преобразователи напряжения.

Преобразователи широко используются в приборах, т. к. современные устройства многосоставные. Ставится задача питания всех частей устройства – как аналоговых, так и цифровых – от одного источника питания. Естественно говорить о различных требованиях к питанию отдельных частей, в связи с чем и появилась необходимость использования преобразователей питания.

Цель работы: изучить разновидности преобразователей напряжения и проверить их работу на практике

Задачи:

1) Изучить теоретический принцип работы каждой из схем

2) Произвести расчет параметров элементов схем

3) Снять необходимые характеристики схем, установить соответствие опытных данных теоретическим

4) Сделать вывод по проделанной работе

Вторичные источники питания

Батарея - группа соединенных параллельно или последовательно электрических двухполюсников. Обычно под этим термином подразумевается соединение электрохимических источников электроэнергии/электрического тока( гальванических элементов)

В электротехнике источники электроэнергии (гальванические элементы), термоэлементы или фотоэлементы соединяют в батарею, чтобы получить напряжение, снимаемое с батареи (при последовательном соединении), силу тока или ёмкость (при параллельном соединении), образованного источника больше, чем может дать один элемент.

Прародителем батареи последовательно соединённых электрохимических элементов можно считать вольтов столб, изобретённый Алессандро Вольта в 1800 году, состоящий из последовательно соединённых медно-цинковых гальванических элементов.

Батарейкой в обиходе обычно не совсем корректно называют одиночные гальванические элементы (например, типа АА), которые обычно в источниках питания устройств соединяются в батарею для получения необходимого напряжения. Использование термина «батарейка» в технической литературе не рекомендуется.

Батареей называют и цепь, содержащую только пассивные электрические элементы: резисторы (для увеличения рассеиваемой мощности или изменения сопротивления), конденсаторы (для увеличения ёмкости или увеличения рабочего напряжения), изменения ёмкости. Такие устройства, снабжённые элементами коммутации — переключателями, гнёздами и т. п. часто называют магазинами (магазин сопротивлений, магазин ёмкостей).

Последовательное соединение

Чаще всего электрохимические элементы в батарее соединяются последовательно. Напряжение отдельного элемента определяется материалом его электродов и составом электролита и не может быть изменено. Последовательное соединение нескольких элементов повышает выходное электрическое напряжение батареи, причём полное напряжение батареи при последовательном соединении равно сумме напряжений всех элементов. Предельный отдаваемый ток последовательной батареи не превышает тока самого слаботочного элемента.

Недостаток последовательного соединения — неравномерность разрядки и зарядки при неоднородных элементах, входящих в батарею, при элементарном включении в цепь зарядки/разрядки, более ёмкие элементы недоразряжаются, а менее ёмкие переразряжаются. Для некоторых типов аккумуляторных элементов, например литиевых, переразряд ведёт к выходу их из строя. Поэтому батареи литиевых элементов обычно снабжаются встроенными или внешними электронными схемами управления оптимизации разряда. Аналогичные проблемы возникают при заряде батареи аккумуляторных элементов. Так, как при последовательном соединении электрический заряд, протекший через каждый элемент, равен, это ведёт к перезаряду менее ёмких элементов и недозаряду более ёмких. Ёмкость даже однотипных элементов немного разнится из-за неизбежного технологического разброса и может стать существенно разной после многократных циклов заряда/разряда. Поэтому современные батареи аккумуляторов обычно снабжаются электронными схемами оптимизации заряда.

Параллельное соединение

Устройство аккумуляторной батареи ноутбука, 10,8 В (3 параллельно соединённые пары  Li-ion аккумуляторов типоразмера 18650 по 3,6 В соединены между собой последовательно)

Параллельное соединение электрохимических элементов в батарею увеличивает общую ёмкость батареи, повышает предельный отдаваемый ток и снижает её внутреннее сопротивление. Параллельное соединение имеет ряд недостатков. При неравенстве ЭДСпараллельно соединённых элементов между элементами начинают протекать уравнительные токи, при этом элементы с большей ЭДС отдают ток элементам с меньшей ЭДС. В аккумуляторных батареях такое перетекание токов не очень существенно, так как элементы с большей ЭДС, разряжаясь, подзаряжают элементы с меньшей ЭДС. В не-акуммуляторных батареях протекание уравнительных токов ведёт к снижению ёмкости батареи. Кроме того, при параллельном соединение элементов усложняется режим зарядки аккумуляторной батареи, так как обычно требует раздельную зарядку каждого из элементов и коммутацию элементов при зарядке, что усложняет внутреннюю или внешнюю электронную схему управления зарядкой. Поэтому параллельное соединение аккумуляторных элементов применяется редко, предпочтительно применяют элементы большей ёмкости.

Принцип работы

Батарейка содержит в себе химические вещества-реагенты, в состав которых входят два разных металла. В батарейке есть два электрода – положительный (анод) и отрицательный (катод). Между ними – жидкость-электролит: раствор, который хорошо проводит электрический ток и участвует в химической реакции. Когда металлы начинают взаимодействовать через этот раствор, возникает движение заряженных частиц из анода к катоду – и вырабатывается электрическая энергия.

Большую часть этих источников питания нельзя перезарядить, они не вечны и через некоторое время разряжаются. Но при этом один вид батареек может служить на порядок дольше, чем другие виды. Естественно, что стоят они несколько дороже. Также необходимо учитывать, что некоторые источники питания плохо держат напряжение, могут течь и даже портить электронику и другую технику. Чтобы выбрать правильные источники питания, необходимо знать их особенности и учитывать нюансы их использования.

Виды

Батарейки имеют пять основных видов. Во многом это зависит тем, какие материалы применяются при их производстве. В особенности это касается их активных компонентов, в частности электролита, катода и анода. Можно выделить следующие виды элементов питания:

• Солевые.

• Щелочные.

• Серебряные.

• Ртутные.

• Литиевые.