1.4 Содержание отчета
1.4.1 Наименование и цель работы.
1.4.2 Схемы экспериментального исследования выпрямителей и фильтров
(рис. 1.7).
1.4.3 Таблица результатов измерений.
1.4.4 Расчетные формулы и результаты вычислений коэффициента пульсаций и коэффициента сглаживания пульсаций.
1.4.5 Выводы по работе.
1.5 Контрольные вопросы
1.5.1 Что такое выпрямитель?
1.5.2 Охарактеризовать основные параметры выпрямителей.
1.5.3 Описать работу однополупериодного, однофазного мостового и трехфазного мостового выпрямителя.
1.5.4 Что такое коэффициент пульсаций и коэффициент сглаживания пульсаций?
1.5.5 Охарактеризовать принцип сглаживания пульсаций емкостным и индуктивным фильтром.
1.5.6 Как зависит коэффициент сглаживания пульсаций от величины сопротивления нагрузки для емкостного и индуктивного фильтра?
2 Лабораторная работа №2
ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОГО СТАБИЛИЗАТОРА
НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы: приобретение навыков расчета и анализа параметрического
стабилизатора напряжения на стабилитроне.
2.1 Теоретические сведения
Стабильность напряжения питания является необходимым условием нормальной работы многих электронных устройств и нормального протекания ряда технологических процессов.
Для стабилизации напряжения на нагрузке при колебаниях напряжения сети или потребляемого нагрузкой тока применяют стабилизаторы напряжения.
Стабилизаторы напряжения подразделяют на параметрические и компенсационные. Параметрический стабилизатор основан на использовании элемента с нелинейной характеристикой, например, стабилитрона. Схема и вольт-амперные характеристики стабилизатора напряжения приведены на рис. 2.1.
Стабилитрон VD в параметрическом стабилизаторе включают параллельно нагрузке RН. Последовательно со стабилитроном для создания требуемого режима работы включают балластный резистор Rб.
Входное напряжение UВХ, подаваемое на схему стабилизации должно быть больше напряжения стабилизации стабилитрона UСТ. Часть входного напряжения падает на резисторе Rб, а остальная часть приложена к нагрузке.
Uн = Uвх- (ст +н) Rб, (2.1)
н=Uн/Rн = Uст/Rн. (2.2)
На рис. 2.1,б приведены вольтамперная характеристика стабилизатора (3) и «опрокинутые» вольт-амперные характеристики резистора Rб (1 и 2). При увеличении напряжения UВХ1 (положение 1) на UВХ, например, из-за повышения напряжения в сети, вольт-амперная характеристика резистора Rб переместится параллельно самой себе и займет положение 2.
Рисунок 2.1 - Схема параметрического стабилизатора напряжения на
полупроводниковом стабилитроне (а) и вольт-амперные
характеристики (б), поясняющие его работу
Так как вольт-амперная характеристика стабилитрона на рабочем участке (от СТ.min до СТ.max) является почти вертикальной, то напряжение UСТ..2 мало отличается от UСТ.1, т.е. напряжение на стабилитроне и на нагрузке останется практически неизменным. Напряжение на нагрузке останется неизменным также при снижении входного напряжения и изменениях нагрузочного тока.
Для нормальной работы параметрического стабилизатора сопротивление резистора Rб должно быть таким, чтобы при номинальном значении входного напряжения его вольт-амперная характеристика пересекала вольт-амперную характеристику стабилитрона в точке А, соответствующей номинальному току стабилизатора СТ.НОМ. При всех возможных изменениях UВХ и RН ток через стабилитрон не должен выходить за пределы допустимых значений:
ст.min ст. ст.max . (2.3)
Из уравнений (2.1) и (2.2) получим:
Uст = Uвх - (ст + Uст / Rн) Rб (2.4)
Отсюда
Rб= (Uвх-Uст)/ (ст + Uст/ Rн) (2.5)
Расчет Rб предварительно может быть выполнен по формуле (2.5). При этом принимается СТ = СТ.ном, а UВХ.ном = (1,2 - 1,8)UСТ. Затем проверяется выполнение условия (2.3).
Из уравнения (2.4) следует:
ст = (Uвх- Uст(Rб/ Rн + 1)/ Rб. (2.6)
Наибольший ток через стабилитрон протекает при UВХ = UВХ.max и RН = RН.max:
ст.max=(Uвх.max-Uст(Rб/Rн.max+1))/Rб. (2.7)
Наименьший ток через стабилитрон протекает при UВХ = UВХ.min и
RН = RН.min:
ст.min=(Uвх.min-Uст(Rб/Rн.min+1))/ Rб. (2.8)
При невыполнении одного из условий (2.7) или (2.8) производится корректировка выбранных Rб или UВХ.ном.