Лабораторная работа 4 по ЭПУ
.docМОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
(Технический университет)
Лабораторная работа №4
Исследование стабилизатора постоянного напряжения
по предмету: «Электропреобразовательные устройства радиоэлектронных средств»
Выполнил студент гр. xx-x-xx:
Key_S
Проверил:
Петров В. А.
Лабораторная работа № 4
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАТОРА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы:
1. Исследование схем стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием.
2. Исследование основных характеристик стабилизатора: коэффициента стабилизации и выходного сопротивления – в зависимости от коэффициента усиления в цепи обратной связи. Исследование температурной нестабильности выходного напряжения стабилизатора.
3. Изучение схем защиты стабилизатора от перегрузки по току.
4. Приобретение навыков экспериментального определения параметров стабилизатора.
Принципиальная схема макета:
Экспериментальная часть:
-
Исследование стабилизатора без УПТ и с линейным балластным резистором.
-
Снятие зависимости напряжений на стабилитроне Uб и на нагрузке Uн, токов базы регулирующего транзистора Iб, балластного резистора I0 и стабилитрона Iстаб = I0 – Iб от напряжения на входе стабилизатора Uвх: Uб, Uн, Iб, I0, Iстаб = f(Uвх). Вычислить сопротивление балластного резистора
|
Uвх, В |
10,36 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
15 |
15,5 |
16 |
|
Uб, В |
7,80 |
8,054 |
8,228 |
8,358 |
8,480 |
8,570 |
8,648 |
8,725 |
8,776 |
8,822 |
8,867 |
8,899 |
|
Uн, В |
6,128 |
6,409 |
6,570 |
6,699 |
6,816 |
6,906 |
6,984 |
7,061 |
7,113 |
7,164 |
7,210 |
7,249 |
|
Iб, мА |
0,31 |
0,32 |
0,32 |
0,32 |
0,32 |
0,32 |
0,32 |
0,31 |
0,31 |
0,31 |
0,31 |
0,3 |
|
Iстаб, мА |
0,03 |
0,07 |
0,12 |
0,18 |
0,23 |
0,29 |
0,35 |
0,44 |
0,49 |
0,58 |
0,65 |
0,73 |
|
Iо, мА |
0,34 |
0,39 |
0,44 |
0,5 |
0,55 |
0,61 |
0,67 |
0,75 |
0,8 |
0,89 |
0,96 |
1,03 |
|
R3 кОм |
7,53 |
7,55 |
7,44 |
7,28 |
7,31 |
7,26 |
7,24 |
7,03 |
7,16 |
6,94 |
6,91 |
6,89 |
|
КU1
|
3,217 |
3,169 |
3,107 |
3,066 |
2,966 |
2,889 |
2,814 |
2,743 |
2,668 |
2,598 |
2,53 |
2,464 |
|
КU2
|
4,078 |
3,966 |
3,876 |
3,773 |
3,675 |
3,571 |
3,47 |
3,376 |
3,278 |
3,186 |
3,099 |
3,013 |
Зависимость напряжений на стабилитроне Uб и на нагрузке Uн от напряжения на входе стабилитрона Uвх
Uб=6,08509+0,18385*Uвх Uн=4,41536+0,18461*Uвх
Зависимость токов базы регулирующего транзистора Iб, балластного резистора I0 и стабилитрона Iстаб = I0 – Iб от напряжения на входе стабилизатора Uвх
Iб=0,34566-0,00238*Uвх Iо=-0,98859+0,12459*Uвх Iстаб=-1,33424+0,12697*Uвх
-
Снятие зависимости напряжений Uб, Uн и токов Iб, I0, Iстаб от тока нагрузки Iн, изменяемого переключением сопротивления нагрузки Rн.
|
Iн, мА |
0 |
34,25 |
64,63 |
93,59 |
122,4 |
147,2 |
169,6 |
191,4 |
|
Uб, В |
8,106 |
8,087 |
8,080 |
8,067 |
8,067 |
8,054 |
8,048 |
8,041 |
|
Uн, В |
7,048 |
6,822 |
6,699 |
6,602 |
6,512 |
6,434 |
6,364 |
6,299 |
|
Iб, мА |
0,09 |
0,15 |
0,18 |
0,22 |
0,26 |
0,29 |
0,32 |
0,35 |
|
Iо, мА |
0,42 |
0,4 |
0,4 |
0,39 |
0,39 |
0,4 |
0,39 |
0,38 |
|
Iстаб, мА |
0,31 |
0,25 |
0,22 |
0,17 |
0,13 |
0,11 |
0,07 |
0,03 |
Ом
Ом
Зависимость напряжений Uб, Uн от тока нагрузки Iн
Uб=8,10153-3,18575*10-4*Iн Uн=6,97861-0,0037*Iн
Зависимость токов Iб, I0, Iстаб от тока нагрузки Iн
Iб=0,09597+0,00133*Iн Iо=0,41128-1,46058*10-4*Iн Iстаб=0,30608-0,00141*Iн
2. Исследование стабилизатора без УПТ и с нелинейным балластным резистором.
-
Снятие зависимости напряжений на стабилитроне Uб и на нагрузке Uн, токов базы регулирующего транзистора Iб, балластного резистора I0 и стабилитрона Iстаб = I0 – Iб от напряжения на входе стабилизатора Uвх: Uб, Uн, Iб, I0, Iстаб = f(Uвх). Вычислить сопротивление балластного резистора
|
Uвх, В |
10,36 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
15 |
15,5 |
16 |
|
Uб, В |
8,667 |
8,770 |
8,848 |
8,854 |
8,854 |
8,861 |
8,867 |
8,867 |
8,867 |
8,867 |
8,873 |
8,873 |
|
Uн, В |
6,622 |
7,094 |
7,177 |
7,184 |
7,191 |
7,203 |
7,210 |
7,216 |
7,223 |
7,229 |
7,229 |
7,242 |
|
Iб, мА |
0,31 |
0,32 |
0,32 |
0,32 |
0,31 |
0,31 |
0,30 |
0,29 |
0,29 |
0,29 |
0,28 |
0,28 |
|
Iо, мА |
0,50 |
0,52 |
0,54 |
0,55 |
0,58 |
0,58 |
0,59 |
0,60 |
0,61 |
0,61 |
0,62 |
0,64 |
|
Iстаб, мА |
0,81 |
0,84 |
0,86 |
0,87 |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
0,89 |
0,90 |
0,90 |
0,90 |
0,92 |
|
R3 кОм |
3,38 |
4,29 |
4,91 |
5,73 |
6,29 |
7,14 |
7,85 |
8,55 |
9,23 |
10,05 |
10,69 |
11,14 |
|
Uвх-Uб В |
1,69 |
2,23 |
2,65 |
3,15 |
3,65 |
4,14 |
4,63 |
5,13 |
5,63 |
6,13 |
6,63 |
7,13 |
Зависимость напряжений на стабилитроне Uб и на нагрузке Uн от напряжения на входе стабилизатора Uвх:
Зависимость
токов базы регулирующего транзистора
Iб,
балластного резистора I0
и стабилитрона Iстаб = I0 – Iб от
напряжения на входе стабилизатора Uвх
с
-
Снятие зависимости напряжений Uб, Uн и токов Iб, I0, Iстаб от тока нагрузки Iн, изменяемого переключением сопротивления нагрузки Rн.
|
Iн, мА |
0 |
37,78 |
71,57 |
103,6 |
135,5 |
162,9 |
187,8 |
211,9 |
|
Uб, В |
8,803 |
8,790 |
8,783 |
8,776 |
8,770 |
8,757 |
8,754 |
8,745 |
|
Uн, В |
7,766 |
7,533 |
7,404 |
7,301 |
7,203 |
7,119 |
7,042 |
6,971 |
|
Iб, мА |
0,09 |
0,15 |
0,19 |
0,23 |
0,27 |
0,31 |
0,34 |
0,37 |
|
Iо, мА |
0,89 |
0,87 |
0,86 |
0,86 |
0,85 |
0,85 |
0,84 |
0,83 |
|
Iстаб, мА |
0,80 |
0,72 |
0,67 |
0,63 |
0,58 |
0,54 |
0,50 |
0,46 |
|
Uвх-Uб В |
2,2 |
2,21 |
2,22 |
2,22 |
2,22 |
2,24 |
2,23 |
2,26 |
Ом
Ом
Зависимость напряжений Uб, Uн от тока нагрузки Iн
Uб=8,8013-2,44133*10-4*Iн Uн=7,69806-0,00356*Iн
Зависимость токов Iб, I0, Iстаб от тока нагрузки Iн
Iб=0,09515+0,0013*Iн Iо=0,8837-2,41016*10-4*Iн Iстаб=0,78854-0,00155*Iн
Вольт-амперная характеристика
Iо=76,80751-67,21174*(Uвх-Uб)+14,86487*(Uвх-Uб)2
-
Исследование компенсационного стабилизатора с УПТ в цепи обратной связи и линейной нагрузкой УПТ.
-
Снятие зависимости напряжения на нагрузке Uн, тока I0 через балластный резистор, тока базы транзистора VT4 Iб и коллекторного тока транзистора VT3 Iк.VT3 = I0 – Iб от напряжения на входе стабилизатора Uвх. Построить графики: Uн, I0, Iб, Iк.VT3, η = f(Uвх), при вычислении КПД (η) считать входной ток стабилизатора равным выходному.
Rн находится в положении 6
|
Uвх, В |
10,36 |
11 |
11,5 |
12 |
12,5 |
13 |
13,5 |
14 |
14,5 |
15 |
15,5 |
16 |
|
Uн, В |
5,969 |
6,021 |
6,066 |
6,105 |
6,144 |
6,182 |
6,221 |
6,260 |
6,299 |
6,337 |
6,383 |
6,428 |
|
Iо, мА |
0,36 |
0,44 |
0,51 |
0,57 |
0,65 |
0,72 |
0,78 |
0,85 |
0,93 |
0,99 |
1,08 |
1,15 |
|
Iб, мА |
0,25 |
0,25 |
0,25 |
0,24 |
0,24 |
0,24 |
0,24 |
0,24 |
0,23 |
0,23 |
0,23 |
0,23 |
|
Iк, мА |
0,11 |
0,19 |
0,26 |
0,33 |
0,41 |
0,48 |
0,54 |
0,61 |
0,70 |
0,76 |
0,85 |
0,92 |
|
|
0,576 |
0,547 |
0,527 |
0,508 |
0,491 |
0,476 |
0,460 |
0,447 |
0,434 |
0,422 |
0,412 |
0,402 |
Зависимость напряжения на нагрузке Uн, от напряжения на входе стабилизатора Uвх.
Uн=5,14228+0,07999*Uвх
Зависимость тока I0 , тока базы тр-ра VT4 Iб и коллекторного тока тр-ра VT3 Iк.VT3, от напряжения на входе стабилизатора Uвх
Iб=0,29316-0,00408*Uвх Iо=-1,10345+0,1402*Uвх Iстаб=-1,39661+0,14427*Uвх =1,29039-0,09404*Uвх+0,00241*Uвх2
-
Снятие зависимости напряжения Uн, токов I0, Iб, Iк.VT3 от тока нагрузки Iн, изменяемого переключением сопротивления нагрузки Rн. Построить графики: Uн, I0, Iб, Iк.VT3, η = f(Iн)
Uвх = 11 В
|
Iн, мА |
0 |
30,48 |
58,50 |
85,82 |
113,4 |
137,9 |
160,4 |
182,3 |
|
Uн, В |
6,112 |
6,079 |
6,066 |
6,047 |
6,034 |
6,021 |
6,015 |
5,995 |
|
Iб, мА |
0,06 |
0,12 |
0,15 |
0,18 |
0,21 |
0,25 |
0,28 |
0,30 |
|
Iо, мА |
0,56 |
0,53 |
0,50 |
0,48 |
0,45 |
0,44 |
0,42 |
0,41 |
|
Iк, мА |
0,50 |
0,41 |
0,35 |
0,30 |
0,24 |
0,19 |
0,14 |
0,11 |
|
|
0,556 |
0,553 |
0,552 |
0,550 |
0,549 |
0,547 |
0,546 |
0,545 |
Ом
Зависимость напряжения Uн от тока нагрузки Iн
Uн=6,10281-5,89857*10-4*Iн
Iб=0,07035+0,00128*Iн Iо=0,55353-8,30215*10-4*Iн Iк=0,48318-0,00211*Iн =0,55529-5,63356*10-5*Iн
