числу эксплуатационных требований, предъявляемых к источникам электропитания, относятся:

1. работоспособность в условиях воздействия климатических и механиче-ских факторов (температуры, давления, влажности, вибраций, ударов и др.);

2. надежность в работе, определяемая выбранными для электрической схемы элементами, их рабочими режимами, электрической схемой, конструк-цией и технологией изготовления всего прибора в целом;

5

3. восстанавливаемость электрических параметров после снятия перегруз-ки или короткого замыкания;

4. обеспечение заданных выходных характеристик при смене элементов (электронных ламп, полупроводниковых приборов, сопротивлений, конденса-торов и др.);

5. простота обслуживания (т. е. управления, регулировки и ремонта);

6. безопасность обслуживания (для источников электропитания среднего и высокого напряжения).

Основными конструктивами и требованиями, предъявляемыми к источни-кам электропитания (блокам питания) радиоаппаратуры, являются:

1. простота и удобство управления;

2. свободный доступ к элементам, узлам и приборам, входящим в блок пи-

тания;

3. удобство замены съемных элементов;

4. обеспечение отвода тепла от нагревающихся элементов блока питания;

5. минимальные габаритные размеры, вес и стоимость блока.

В процессе проектирования блоков питания радиоаппаратуры должны быть учтены и производственно-технические требования, основными из кото-рых являются:

1. максимальное использование в схеме стандартизованных и нормализо-ванных узлов и деталей, а также элементов, освоенных производством;

2. технологичность конструкции, минимальные затраты рабочей силы и материалов на изготовление, возможность изготовления на универсальном обо-рудовании и с использованием простых инструментов;

3. взаимозаменяемость механических и электрических узлов и деталей;

4. возможность независимой регулировки отдельных узлов.

Все перечисленные выше требования (за исключением требований обеспе-чения конкретных выходных электрических параметров) являются общими для любой радиоэлектронной аппаратуры.

Следует отметить, что практически не всегда можно обеспечить полное выполнение всех перечисленных выше требований для любого из проектируе-мых устройств, так как некоторые из них являются противоречивыми. Так, на-пример, обеспечение высокой надежности требует снижения загрузки входя-щих в схему элементов, что приводит к увеличению габаритных размеров и ве-са прибора в целом. Поэтому основной задачей разработчика является отыска-ние оптимального решения, при котором наряду с получением заданных элек-трических параметров обеспечивается максимально возможное удовлетворение перечисленных выше эксплуатационных, конструктивных и производственно-технических требований.

6

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПРОГРАММОЙ

«ELECTRONICS WORKBENCH»

Интерфейс программного комплекса Electronics Workbench

Приложение Electronics Workbench представляет собой средство про-граммной разработки и имитации электрических цепей. Внешний вид экрана компьютера при работе с программой Electronics Workbench выглядит так, как показано на рис. 1.

1 ₂

3

Рис. 1. Внешний вид экрана компьютера при работе с программой EWB

Интерфейс пользователя состоит из:

1. Полоски меню;

2. Панели инструментов;

3. Рабочей области.

Полоса меню состоит из следующих компонент: меню работы с файлами (File), меню редактирования (Edit), меню работы с цепями (Circuit), меню ана-лиза схем (Analysis), меню работы с окнами (Window), меню работы с файлами справок (Help).

7

	Панель инструментов состоит из «быстрых кно-
	пок», имеющих аналоги в меню, кнопок запуска и
	приостановки схем, набора радиоэлектронных анало-
	говых и цифровых деталей, индикаторов, элементов
	управления и инструментов.
	Меню File
	Меню File позволяет осуществить операции рабо-
	ты с файлами. Внешний вид меню показан на рис. 2.
	File/New
Рис. 2. Внешний вид	Операцию также можно вызвать одновременным
	нажатием клавиш CTRL+N.
меню File	Данная операция предназначена для закрытия
	текущей схемы и создания новой. При этом создается

б езымянное окно, которое может использоваться для создания схемы. Если пе-ред этим вы проделали какие-либо изменения текущей схемы, вам будет пред-ложено сохранить текущую схему перед ее закрытием. При запуске Electronics Workbench операция выполняется автоматически. По умолчанию схема имену-

ется как Default.ewb.

File/Open…

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+O. Операция предназначена для открытия уже существующего файла схемы.

Отображает стандартное диалоговое окно открытия файла, в котором необхо-димо указать путь к файлу, который вы хотите открыть. Открывать можно только файлы с расширениями .ca, .сa3, .сd3, .сa4 и .ewb.

File/Save

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+S. Сохраняет текущий файл схемы. Отображается стандартное диалоговое окно сохранения файла, в котором необходимо выбрать диск и каталог, где вы хотите сохранить схему и название файла. Расширения .ewb добавляются к имени файла автоматически. Например, схема с именем «Schema», будет со-

хранена как «Schema.ewb».

File/Save as…

Команда аналогична операции Save, но сохраняет текущую схему с новым именем файла, оставляя первоначальную схему неизменной.

Используйте эту команду, чтобы безопасно экспериментировать на копии схемы, без изменения оригинала.

File/Revert to Saved…

Эта команда восстанавливает схему к виду, который она имела в момент последнего сохранения.

File/Import…

Команда преобразует нестандартные файлы схем (расширение .net или .сir) и преобразовывает их к стандартному виду Electronics Workbench.

File/Export…

Сохраняет файл схемы с одним из следующих расширений: .net, .scr, .cmp, .cir, .plc.

8

File/Print…

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+P. Команда предназначена для полной или частичной распечатки схемы и/или приборов. Для выполнения операции необходимо выбрать элементы, ко-

торые будут напечатаны в порядке, в котором вы хотите их напечатать.

File/Print Setup…

Эта операция предназначена для настройки принтера. Отображает стан-дартное диалоговое окно Print Setup, из которого Вы можете выбрать установ-ленный принтер и определить ориентацию изображения, бумажный размер, бумажный источник и другие параметры . Для схем, которые по ширине больше чем по высоте, используйте альбомную ориентацию. Если схема слишком ве-лика для печати на одном листе, печать будет автоматически производиться на нескольких страницах.

File/Exit

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш ALT+F4. Операция предназначена для завершения работы с пакетом Electronics Workbench. Если Вы не сохранили изменения в схеме, то будет сделан запрос

на сохранение.

File/Install…

Операция предназначена для установки добавочных компонент Electronics Workbench. Для ее выполнения будет запрошен диск, содержащий дополни-тельные компоненты.

Меню Edit

Меню Edit позволяет осуществить операции редактирования. Внешний вид меню показан на рис. 3.

Edit/Cut

Операцию также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+X. Команда используется для удаления выбранных компонент, схем или тек-ста. При этом выбранное помещается в буфер обмена, откуда его можно встав-лять в нужное место. Команда не сработает, если выбор включает в себя инст-

рументальные пиктограммы.

Edit/Copy

Операцию также можно вызвать одновремен-ным нажатием клавиш CTRL+C.

Команда предназначена для копирования выбранных компонент, схемы или текста. Копия помещается в буфер обмена. Затем вы можете использовать команду Paste, чтобы вставить ко-пию в нужном месте. Операция также не выпол-нится, если выбор включает инструментальные пиктограммы.

Edit/Paste

Операцию также можно вызвать одновре-менным нажатием клавиш CTRL+V.

Рис. 3. Внешний вид меню

E dit

9

Команда помещает содержимое буфера обмена в активное окно (содержа-ние остается в буфере обмена) . Для успешного выполнения операции буфер должен содержать компоненты Electronics Workbench или текст. Содержимое буфера обмена может вставляться только в окна, способные содержать подоб-ную информацию. Например, Вы не можете вставить компонент электрической схемы в окно описания.

Edit/Delete

Операцию также можно вызвать нажатием клавиши DEL.

Эта команда полностью удаляет выбранные компоненты или текст. Используйте команду Delete с осторожностью. Удаленная информация не мо-жет быть восстановлена.

Edit/Select All

Команда выбирает все элементы в активном окне (окно схемы, окно под-схемы или окно описания). Если прибор – часть выбора, то команды Edit/Copy и Edit/Paste становятся недоступными. Для того чтобы выбрать все, кроме не-скольких элементов, используйте команду Select All и затем снимите выделение с лишних элементов нажатием левой кнопкой мыши на элементе, держа при этом нажатой клавишу «Ctrl».

Edit/Copy as Bitmap

Команда предназначена для копирования растрового изображения элемен-тов в буфер обмена. Вы можете использовать эти изображения в текстовых процессорах или программах обработки изображений.

Чтобы скопировать растровое изображение элементов, необходимо:

выбрать Edit/Copy as Bitmap (курсор изменится на crosshair),

нажать кнопку мыши и, удерживая ее нажатой, перемещать курсор, чтобы сформировать прямоугольник, включающий необходимые для копиро-вания элементы,

отпустить кнопку мыши.

Edit/Show Clipboard

Команда отображает содержание Буфера обмена. Буфер обмена – времен-ное место хранения компонентов или текста, которые Вы хотите поместить позже в другом месте в схеме. Вы можете также использовать Буфер обмена, чтобы передать информацию от Electronics Workbench к другой прикладной программе. Буфер обмена может содержать графику (компоненты или схемы) и текст. Если активное окно не может содержать тип информации, которая нахо-дится на Буфере обмена , или если Буфер обмена пуст, команда Edit/Paste будет не доступна. Например, если Буфер обмена содержит компоненты, а текущим является окно описания, команда Paste будет недоступна. Чтобы закрыть Буфер обмена, дважды щелкните меню Control (Windows).

Меню Circuit

Меню Circuit позволяет осуществить работу с цепями. Внешний вид меню показан на рис. 4.

10

Операцию также можно вызвать одновре-менным нажатием клавиш CTRL+R.

Команда позволяет вращать выбранные компоненты на 90° по часовой стрелке. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно ус-тановлен, но при выполнении команды не вра-щается. В случае необходимости провода, при-ложенные к компоненту, перенаправляются ав-томатически. Когда Вы вращаете амперметр и вольтметр, вращаются только их терминалы.

Circuit/Flip Horizontal

Команда зеркально отражает выбранную схему по горизонтали в окне схе-мы . Любые провода, приложенные к зеркально отражаемому компоненту, так-же перенаправляются по мере необходимости. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно установлен, но не отражается.

Circuit/Flip Vertical

Команда зеркально отражает выбранную схему по вертикали в окне схемы, любые провода, приложенные к зеркально отражаемому компоненту, также пе-ренаправляются по мере необходимости. Текст, связанный с компонентом (метки, значения и информация о модели), может быть повторно установлен, но не отражается.

Circuit/Component Properties…

Команда предназначена для изменения свойств выбранного компонента. Также выводится при двойном нажатии на компоненте. При вызове с помощью всплывающего меню после нажатия правой кнопкой мыши назначаются задан-ные по умолчанию свойства для всех выбранных компонентов, впоследствии используемых в этой схеме. Это не воздействует на уже размещенные компо-ненты.

При выполнении команды открывается диалоговое окно Circuit/Component Properties, закладки которого зависят от типа выбранного компонента.

Возможны следующие типы закладок:

Label; Value; Models;

Schematic Options; Fault;

Node; Display;

Analysis Setup.

11

Закладка Label

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+L. Используйте эту закладку, чтобы установить или заменить метку компо-

нента и идентификатор (компоненты типа соединителей, заземлений, измери-телей не имеют идентификаторов).

Обратите внимание, идентификаторы назначаются системой, уникально идентифицируя компонент. Вы можете изменять их в случае необходимости, но они должны оставаться уникальными. Идентификаторы не могут быть удалены.

Закладка Value

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+U. Поля на этой закладке различаются в зависимости от компонента.

Закладка Models

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+М. Используйте эту закладку, чтобы выбрать модель, используемую для ком-

понента и для редактирования, добавления или удаления моделей или библио-тек. Компоненты по умолчанию «идеальны», что для большинства схемотехни-ческих моделирований может быть достаточным. Однако если вы хотите уве-личить точность результатов теста, используйте «реальную» модель.

Закладка Schematic Options

Закладка используется, чтобы установить цвет провода.

Закладка Fault

Закладку также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+F. Используйте эту закладку, чтобы назначить неисправность на терминал

компонента.

Leakage – помещает значение сопротивления, определенное в смежных по-лях, параллельно с выбранными терминалами. Это заставляет ток течь мимо терминалов вместо того, чтобы пройти через них.

Short – помещает очень низкое сопротивление между двумя терминалами, так что компонент не имеет никакого измеримого эффекта на схеме.

Open – помещает очень высокое сопротивление на терминале, как будто проводное соединение на терминал было разбито.

Закладка Node

Закладка используется для изменения свойств узла. Node ID – назначенное системой имя узла.

Use as Testpoint – определяет, должен ли узел рассматриваться как тестовая точка. Set Node Color – отменяет набор цветов для отдельных проводов.

Закладка Display

Закладка используется для отображения/скрытия тех или иных элементов

Electronics Workbench.

Когда выбрано Use Schematic Options используются настройки параметров дисплея из закладки Show/Hide диалогового окна Circuit/Schematic Options.

Show labels, Show models, Show reference ID – когда не выбрано

Use Schematic Options – используются параметры дисплея как они были определены.

12

Закладка Analysis Setup

Закладка используется для настройки параметров элементов, таких как ра-бочая температура.

Use global temperature – если выбрано, используется набор температур ус-тановленный в Analysis/Analysis Options. Если не выбрано, используются те температуры, которые были определены.

Set initial conditions – устанавливает начальные значения для компонента. Некоторые компоненты отображают дополнительные параметры на этой

закладке, для использования вместе с параметрами, описанными в техническом справочнике Electronics Workbench.

Circuit/Create Subcircuit

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+B. Команда объединяет выбранные элементы схемы в подсхему, в действи-

тельности создавая интегральную схему.

Подсхема может содержать так много компонентов, как требуется. Любая подача проводов к другим компонентам или соединителям в схеме станет тер-миналами на пиктограмме подсхемы.

Чтобы создать подсхему:

1. Выберите элементы, которые нужно использовать для подсхемы.

2. Выберите Circuit/Create Subcircuit, и завершите диалог, который появляется: Copy from Circuit – помещает копию выбранных компонентов в подсхеме.

Первоначальные компоненты остаются, поскольку они находятся в окне схемы. Move from Circuit – удаляет выбранные компоненты из схемы, так что они

появляются только в подсхеме.

Replace in Circuit, помещает выбранные компоненты в подсхему и заменя-ет выбранные компоненты в схеме прямоугольником, помеченным именем подсхемы.

Выбранные компоненты появляются в новом окне, окне подсхемы. Имя новой подсхемы добавляется к списку доступных подсхем, который отобража-ется, когда пиктограмма подсхемы перемещаться из инструментальной панели Favorites. Подсхема доступна только для текущей схемы.

Circuit/Zoom

Команда отображает подменю выбора для увеличения или уменьшения размера дисплея окна схемы.

Circuit/Schematic Options

Команда предназначена для управления всем дисплеем схемы. Изменения относятся только к текущей схеме.

• окне команды выводится следующий набор закладок:

Grid,

Show/Hide, Display,

Value.

13

Закладка Grid

Закладка управляет дисплеем и использованием сетки , лежащей в основе окна схемы . Использование сетки упрощает выравнивание элементов в схеме. Вы можете использовать сетку без ее отображения. Отображение сетки осуще-ствляется на заднем плане окна схемы. Сетку удобно использовать при расста-новке объектов.

Закладка Show/Hide

Закладка управляет дисплеем информации в окне схемы. Ее параметры по-лезно использовать, когда нужно скрыть объект.

Закладка Display

Закладка управляет шрифтом, используемым для меток и ссылок на иден-тификаторы.

Закладка Value

Закладка управляет шрифтом, используемым для значений и моделей.

Меню Analysis

Меню Analysis позволяет выполнить различные анализы. Внешний вид меню приведен на рис. 5. Перед выполнением каждого из них пользователю будет пред-ложено заполнить параметр анализа. Анализ будет выполнен только в том случае, когда это возможно для данной схемы.

Analysis/Activate

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+G. Команда активизирует схему (включает переключатель питания). Активиза-ция схемы начинает последовательность математических операций, чтобы вычис-

лить значения для тестовых точек в схеме.

Переключатель питания остается включенным, пока Вы не остановите или не приостановите моделирование.

Рис. 5. Внешний вид меню Analysis

A nalysis/Pause and Analysis/Resume

Команду также можно вызвать нажатием кла-виши F9.

Команда временно прерывает или продолжает моделирование (управление кнопкой Pause/Resume). Приостановка полезна, если вы хо-тите рассмотреть форму волны (форму кривой, форму сигнала) или сделать изменения в инстру-ментальных настройках.

Analysis/Stop

Команду также можно вызвать одновремен-ным нажатием клавиш CTRL+T.

Команда вручную останавливает моделирова-ние. Имеет тот же самый эффект, что и щелчок пе-реключателя питания.

Обратите внимание, что выключение энергии стирает данные и инструментальные следы и сбра-сывает все значения к начальным.

14

Analysis/Analysis Options

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+Y. Electronics Workbench позволяет вам управлять многими аспектами моделиро-вания, такими как сброс терпимости ошибки, выбор методов моделирования и просмотр результатов. Эффективность моделирования также зависит от пара-метров, которые вы выбираете. Большинство параметров имеет значения по умолчанию.

Чтобы рассмотреть или изменить любые из параметров, выберите

Analysis/Analysis Options.

Analysis/DC Operating Point

Команда выполняет анализ DC Operating Point.

Analysis/AC Frequency

Команда выполняет анализ AC Frequency.

Analysis/Transient

Команда выполняет анализ Transient.

Analysis/Fourier

Команда выполняет анализ Fourier.

Analysis/Noise

Команда выполняет анализ Noise.

Analysis/Distortion

Команда выполняет анализ Distortion.

Analysis/Parameter Sweep

Команда выполняет анализ Parameter Sweep.

Analysis/Temperature Sweep

Команда выполняет анализ Temperature Sweep.

Analysis/Pole-Zero

Команда выполняет анализ Pole-Zero.

Analysis/Transfer Function

Команда выполняет анализ Transfer Function.

Analysis/Sensitivity

Команда выполняет анализ Sensitivity.

Analysis/Worst Case

Команда выполняет анализ Worst Case.

Analysis/Monte Carlo

Команда выполняет анализ Monte Carlo.

Analysis/Display Graph

Команда выводит графические результаты анализа.

Window Menu

Меню Window позволяет осуществить операции работы с окнами.

Window/Arrange

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+W. Команда аккуратно расставляет открытые окна.

Window/Circuit

Команда переносит окно схемы на передний план.

15

Window/Description

Команду также можно вызвать одновременным нажатием клавиш CTRL+D. Команда открывает окно описания. (Если окно описания уже открыто, пере-носит его на передний план.) Вы можете напечатать комментарии или указания в окне описания, а также вставить текст из другой прикладной программы или опи-

сания схемы.

Меню Help

Меню Help предоставляет вызов файла-справки. Внешний вид меню показан на рис. 6. Вызов справки также можно осуществить нажатием клавиши F1.

Порядок проведения работы для разработки принципиальной электрической схемы:

1. Запустите Electronics Workbench.

2. Подготовьте новый файл для работы. Для этого необходимо выполнить следующие операции из меню: File/New и File/Save as. При выполнении операции Save as будет необходимо указать имя файла и каталог, в котором будет храниться схема. Рекомендуется называть схему по фамилии исполнителя.

3. Перенесите необходимые элементы из заданной преподавателем схемы на рабочую область Electronics Workbench. Для этого необходимо выбрать раздел на панели инструментов (Sources, Basic, Diodes, Transistors, Analog Ics, Mixed Ics, Digital Ics, Logic Gates, Digital, Indicators, Controls, Miscellaneous, Instruments), в

котором находится нужный вам элемент, затем перенести его на рабочую область.

4. Соедините контакты элементов и расположите элементы в рабочей облас-ти для получения необходимой вам схемы. Для соединения двух контактов необ-ходимо щелкнуть по одному из контактов основной кнопкой мыши и, не отпуская клавишу, довести курсор до второго контакта. В случае необходимости можно добавить дополнительные узлы (разветвления). Нажатием на элементе правой кнопкой мыши можно получить быстрый доступ к простейшим операциям над положением элемента, таким как вращение (rotate), разворот (flip), копирова-

ние/вырезание (copy/cut), вставка (paste).

5. Проставьте необходимые номиналы и свойства каждому элементу. Для этого нужно дважды щелкнуть мышью на элементе.

6. Когда схема собрана и готова к запуску, нажмите кнопку включения пита-ния на панели инструментов. В случае серьезной ошибки в схеме (замыкание эле-мента питания накоротко, отсутствие нулевого потенциала в схеме) будет выдано предупреждение.

7. Произведите анализ схемы, ис-пользуя инструменты индикации. Вывод терминала осуществляется двойным на-

жатием клавиши		мыши	на	элементе.
В случае надобности можно пользовать-
ся кнопкой Pause.
Рис. 6. Внешний вид меню Help	8. При необходимости произведи-
те	доступные	анализы	в	разделе
меню Analysis.

16

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ

Цель работы

Исследование работы выпрямителей переменного напряжения на примере схем: однополупериодной, двухполупериодной со средней точкой, однофазной мостовой.

Сведения из теории

Выбор той или иной схемы источника напряжения вторичного питания обусловлен параметрами питающей сети, требованиями к выходным электри-ческим параметрам, конструктивными особенностями устройства, температур-ным диапазоном работы, сроком службы, гарантированной надежностью и пе-речнем разрешенных к применению или имеющихся в распоряжении разработ-чика элементов. Выбор схемы, удовлетворяющей поставленным требованиям, является задачей, имеющей множество решений.

В зависимости от мощности, напряжения, допустимой пульсации и т. д. применяются различные схемы выпрямления.

Однополупериодная схема, показанная на рис . 7, является простейшей схемой выпрямителя. Из-за низкого коэффициента использования выпрями-тельного трансформатора полной величины коэффициента пульсации (сглажи-вание пульсации осуществляется включенной на выход выпрямителя емкостью или П-образным CRC-фильтром). Эта схема, хотя и применяется в некоторых случаях для выпрямленных напряжений до нескольких сотен вольт, при токах в нагрузке до 10 мА и нежестких требованиях (десятые доли процента) к пульса-ции широкого распространения не получила.

Двухполупериодная схема с выводом средней точки, изображенная на рис. 8, дает несколько больший коэффициент использования выпрямительного трансформатора и меньшую по сравнению со схемой однополупериодного вы-прямителя пульсацию вдвое большей частоты тока питающей сети. Двухполупе-риодный выпрямитель применяют для получения выпрямленных напряжений до нескольких сотен вольт при токах нагрузки до нескольких сотен миллиампер.

реакцией. При высоких напряжениях в двухполупериодных выпрямителях часто применяют двуханодные кено-троны. Для получения выпрямленных напряжений в несколько десятков вольт при токах нагрузки до несколь-ких десятков миллиампер целесооб-разно применение двухполупериод-ной схемы с полупроводниковыми

17

вентилями. По сравнению с однофазной мостовой схемой здесь получается вы-игрыш в количестве вентилей.

Рис. 8. Двухполупериодная схема со средней точкой

Однофазная мостовая схема находит наиболее широкое применение при питании от однофазной сети (рис. 9). Обычно эта схема выполняется на полу-проводниковых вентилях. Следовательно, для этой схемы необходимо мини-мум четыре вентиля. Обратное напряжение, приходящееся на каждый вентиль, и напряжение вторичной обмотки трансформатора при этой схеме примерно в 2 раза меньше, чем в двухполупериодной схеме.

Рис. 9. Однофазная мостовая схема

Коэффициент использования выпрямительного трансформатора высок и достигает 0,9 при фильтре с индуктивной реакцией. Величина и частота первой гармоники пульсации здесь такие же, как в схеме двухполупериод-ного выпрямителя. Однофазную мостовую схему выпрямителя используют для получения выпрямленных напряжений до нескольких сотен вольт при токах в нагрузке до сотен ампер.

Схема удвоения напряжения используется для получения высоких на-пряжений (до нескольких десятков киловольт) при небольших (до десятков миллиампер) значениях тока нагрузки (рис. 10). По сравнению с однополу-периодной схемой, схема удвоения имеет лучший коэффициент использо-вания трансформатора. Эта схема при одном и том же значении выпрямлен-ного напряжения имеет примерно в 2 раза меньшее напряжение на вторич-

18

ной обмотке выпрямительного трансформатора и соответственно вдвое меньшее обратное напряжение на вентиле.

Рис. 10. Схема удвоения

В качестве вентилей в схеме удвоения в основном используются полу-проводниковые диоды. Пульсация на выходе выпрямителя имеет частоту, равную удвоенной частоте тока питающей сети.

Трехфазная схема дает сравнительно низкий коэффициент использо-вания выпрямительного трансформатора (рис.11).

Рис. 11. Трехфазная схема

Ее преимущество по сравнению с однофазными схемами заключается в равномерной загрузке фаз трехфазной сети, меньшей величине пульсации и в том, что частота пульсации равна утроенной частоте тока питающей сети. Данная схема не находит широкого применения.

Трехфазная мостовая схема включается в трехфазную сеть перемен-ного тока, обеспечивая равномерную загрузку ее. Она находит применение для получения как низких, так и высоких напряжений при токах в нагрузке от сотен миллиампер до десятков и даже сотен ампер (рис. 12).

Рис. 12. Трехфазная мостовая схема

19

Трехфазная мостовая схема является энергетически наиболее эконо-мичной; обратное напряжение, приходящееся на вентиль, в этой схеме при-мерно равно величине выходного напряжения выпрямителя; пульсация (на входе LC-фильтра или при отсутствии его) составляет теоретически 4,2 % величины выпрямленного напряжения при частоте, равной ушесте-ренной частоте напряжения питающей сети. Однако практически даже при симметричной питающей сети трехфазного тока пульсация достигает 1–2 % вследствие неизбежной асимметрии напряжений на зажимах вторичных обмоток трансформатора.

Разработка той или иной схемы выпрямителя включает в себя выбор и расчет схемы и ее элементов (выпрямительного трансформатора, вентилей, фильтра и устройств регулировки включения, контроля работы и защиты).

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться со сведениями из теории и правилами работы с про-граммным комплексом Electronics Workbench. Изучить методику расчета выпрямителей переменного напряжения.

2. Запустить программу Electronics Workbench.

3. Построить схему однополупериодного выпрямителя.

4. С помощью Oscilloscope сравнить напряжение на выходе источника питания с напряжением на нагрузке при различных значениях выходного напряжения в источнике.

5. Повторить действия 2–4 на примере схем: двухполупериодной со средней точкой, однофазной мостовой.

6. Подготовить отчет по проделанному практикуму.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Общие сведения.

3. Схемы выпрямителей.

4. Графики зависимостей напряжения.

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое выпрямители и для чего они нужны?

2. Виды выпрямителей?

3. Как влияет характер нагрузки, включенной на выходе выпрямителя, на форму тока в схеме выпрямителя?

4. В чем отличие между двухполупериодной со средней точкой и од-нофазной мостовой схемами?

20

Лабораторная работа № 2

ИССЛЕДОВАНИЕ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ

Цель работы

Исследование работы индуктивно-емкостных и транзисторных сглажи-вающих фильтров.

Сведения из теории

Напряжение на выходе любого выпрямителя всегда пульсирующее и со-держит постоянную и переменную составляющую напряжения. Для сглажива-ния пульсаций применяют сглаживающие фильтры (СФ) – устройства, предна-значенные для подавления пульсаций выпрямленного напряжения до уровня, при котором происходит нормальная работа потребителя. Простейший СФ со-стоит из двух пассивных элементов, включенных по Г-образной схеме (рис. 13). Последовательный элемент обладает большим сопротивлением переменному току, а параллельный элемент (конденсатор) – малым.

Также можно построить многозвенные фильтры. Например , вначале дрос-сель, затем конденсатор, опять дроссель – Т-образный фильтр. Или конденса-тор, дроссель, конденсатор – П-образный фильтр и т. д. LC-фильтры обладают существенными недостатками. Во-первых, это массогабаритные показатели. Конденсатор большой емкости будет не таким уж маленьким. Да и индуктив-ность тоже. Во-вторых, для LC-фильтров характерно наличие внешних магнитных полей, а это неблагоприятно сказывается на чувствительных узлах аппаратуры.

Уменьшить массогабаритные показатели можно, используя транзисторные СФ, вместо громоздких LC-фильтров. Но выигрыш транзисторных фильтров компенсируется меньшим КПД.

Индуктивно-емкостной фильтр

Как же происходит сглаживание пульсаций ? Рассмотрим форму выходного напряжения однополупериодного выпрямителя, показанную на рис. 14.

На рисунке U_ср – это среднее значение выпрямленного напряжения. Как видно из рисунка, это напряжение меньше амплитудного значения, но самое главное – большие пульсации . Теперь следует установить простейший сглажи-вающий фильтр, как показано на рис. 15.

Установив осциллограф параллельно нагрузке , можно увидеть картину, изображенную на рис. 16. Рассмотрим, как работают дроссель и конденсатор по отдельности.

Допустим, конденсатор разряжен. При подаче напряжения на конденсатор он начинает заряжаться – короткий отрезок пилы на рисунке. Достигнув мак-симального значения, амплитуда выходного напряжения выпрямителя начинает уменьшаться до нуля. Соответственно, заряженный до максимального значения конденсатор начинает разряжаться через нагрузку – длинный отрезок пилы.

21

L

С

R

При следующем нарастании амплитуды процесс повторяется. Естественно, что размах амплитуды пилы, а это тоже пульсации, напрямую зависит от емко-сти конденсатора и от величины сопротивления нагрузки, конечно. Чем больше емкость, тем меньше пульсации; чем меньше сопротивление нагрузки, тем больше пульсации.

Процесс фильтрации можно объяснить и в другом аспекте. Считается, что выходное напряжение выпрямителя содержит постоянную и переменную со-ставляющую. Поскольку емкостное сопротивление конденсатора есть X = 1/ωC, где ω = 2πf, то нетрудно заметить, что при увеличении емкости сопротивление уменьшается. Аналогично и для частоты. Но для постоянного тока частота рав-на 0 – значит емкостное сопротивление будет стремиться к бесконечности. Таким образом, переменная составляющая проходит через конденсатор и замы-кается на общий провод, не попадая в нагрузку, тогда как постоянная состав-ляющая полностью выделяется в нагрузке.

При протекании тока через индуктивность происходит накопление энер-гии. Затем энергия выделяется в нагрузке и т. д. В другом аспекте: поскольку катушка обладает индуктивным сопротивлением, равным X = ωL, то нетрудно заметить, что при увеличении частоты сопротивление также пропорционально увеличивается. Поскольку для постоянного тока частота равна нулю, то и со-противление будет равным нулю. Другими словами, индуктивность не пропус-

22

Транзисторный фильтр

Рассмотрим типичные схемы транзи-сторных фильтров.

На рис. 17 представлена схема наиболее простого транзисторного фильтра.

На коллектор транзистора VT поступает

напряжение с выпрямителя с большой амплитудой пульсаций. Цепь базы пита-ется через интегрирующую цепь RC. Данная цепочка сглаживает пульсации на базе транзистора. В принципе, эту цепь можно представить как RC-фильтр. Чем больше постоянная времени τ = RC, тем меньше пульсации напряжения на базе транзистора. А поскольку транзистор включен по схеме эмиттерного повтори-теля, то на выходе напряжение будет повторять напряжение на базе, т. е. пуль-сации будут столь же малыми, как и на базе. Емкость конденсатора С может быть в несколько раз меньше (примерно в h_21э раз), чем в LC-фильтре, посколь-ку базовый ток намного меньше выходного тока фильтра, т. е. коллекторного тока транзистора. Основное достоинство схемы – простота.

Недостатки:

1. Противоречивые требования к сопротивлению резистора R – для уменьшения пульсаций следует увеличивать сопротивление, для повышения КПД – уменьшать;

2. Сильная зависимость параметров от температуры, тока нагрузки, коэф-фициента передачи тока базы транзистора (h_21э). Обычно резистор подбирают экспериментально.

Несколько иная схема приведена на рис. 18. В такой схеме цепь базы транзистора запитывается от отдельного источника с напряжением больше входного. Схема обладает меньшими пульсациями.

Поскольку база питается от отдельного источника, сопротивление рези-стора можно увеличить и, следовательно, уменьшить пульсации выходного напряжения. Мощность, выделяемая на резисторе R мала, так как ток базы мал. Тем не менее, этой схеме присущи те же недостатки, что и предыдущей. Кроме того, в таком фильтре транзистор может войти в насыщение и все пульсации со вхо-да фильтра без ограничений будут переда-ваться на выход. В этот режим транзистор войдет, когда напряжение на базе превысит

23

Рис. 19. Фильтр с делителем _{напряжения} Рис. 20. Транзисторный

сглаживающий фильтр

Ток через делитель R1R2 выбирается больше в 5–10 раз, по сравнению с током, ответвляющимся в базу. Поэтому выходное напряжение фильтра опре-деляется распределением входного напряжения на делителе. Недостатки фильтра – меньший КПД по сравнению с предыдущими схемами . К тому же, необходимо увеличивать емкость конденсатора С1 для получения приемлемых пульсаций.

В завершении представлена практическая схема транзисторного сглажи-вающего фильтра по КПД и пульсациям близкого к LC-фильтрам, но превосхо-дящего их по массогабаритным показателям. Схема приведена на рис. 20.

На коллектор транзистора VT1 поступает входное напряжение с большими пульсациями , на базу через резистор R1 напряжение от отдельного источника, по значению больше входного. Конденсатор С1 заряжается до тех пор, пока на-пряжение на нем не станет больше входного на величину прямого напряжения на диоде VD1, т. е. U_прVD1. Конденсатор С1 начинает разряжаться через отпер-тый диод VD1, транзистор VT1 и нагрузку. Разряжаться конденсатор будет, по-ка входное напряжение вновь не станет увеличиваться. Диоды VD2, VD3 сме-щают уровень постоянной составляющей. Кроме того, диод VD2 выполняет функции ключа в пиковом детекторе VD2C2. Поскольку ток базы довольно мал, и конденсатор разряжается только через цепь базы, то пульсации на нем будут меньше, чем на С1. Следовательно, и на выходе пульсации будут незна-чительны.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения по теме «Емкостные и сглаживающие фильтры».

2. Запустить программу Electronics Workbench.

3. Построить схему индуктивно-емкостного СФ.

4. При разных номиналах С1 и L1 замерить уровень пульсаций на нагрузке (не менее трех замеров).

5. Зарисовать графики с осциллографа.

24

6. Повторить пункты 3–5 с использованием транзисторного сглаживающе-го фильтра с делителем напряжения (изменять номиналы C1).

7. Подготовить отчет по проделанному практикуму.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Общие сведения.

3. Схемы СФ.

4. Графики зависимостей напряжения при различных номиналах для каж-дой схемы.

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Для чего применяются сглаживающие фильтры?

2. В чем преимущество транзисторных фильтров перед LC-фильтрами?

3. Как происходит сглаживание пульсаций сигнала?

4. От чего зависит размах амплитуды пилы в индуктивном СФ?

5. Что представляет собой индуктивный СФ и принцип его работы?

6. Какие фильтры называют Г-образными?

7. Объясните принцип работы транзисторного СФ.

8. Как получить приемлемые пульсации на выходе транзисторного СФ с делителем напряжения?

9. Схема СФ с внешним питанием, «+» и «–» данной схемы? Обоснуйте ответ.

25

Лабораторная работа № 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

Цель работы

На примере схемы параметрического стабилизатора исследовать принципы работы стабилизаторов напряжения.

Сведения из теории

Стабилизатором напряжения (СН) называют устройство, поддерживающее с определенной точностью неизменным напряжение на нагрузке. Другими сло-вами, стабилизатор напряжения – это устройство, на выходе которого напряже-ние остается неизменным при воздействии дестабилизирующих факторов.

Стабилизаторы бывают параметрические (ПСН) и компенсационные (КСН). Параметрический стабилизатор наиболее простой. Его работа основана на свойствах полупроводникового диода, а точнее, на одной из его разновидно-стей – стабилитрона. Типичная наипростейшая схема параметрического стаби-лизатора приведена на рис. 21.

В стабилитронах используется явление электрического лавинного пробоя. При этом в широком диапазоне изменения тока через диод напряжение изменя-ется на нем очень незначительно. Входное напряжение через ограничительный резистор R_бал подводится к параллельно включенным стабилитрону и сопро-тивлению нагрузки. Поскольку напряжение на стабилитроне меняется незначи-тельно, то и на нагрузке оно будет иметь тот же характер. При увеличении входного напряжения практически все изменение U_вх передается на R_н, что приводит к увеличению тока в нем. Увеличение этого тока происходит за счет увеличения тока стабилизации при почти неизменном токе нагрузки. Другими словами, все изменение входного напряжения поглощается в ограничительном (балластном) резисторе.

Иногда необходимо получить такое напряжение, на которое стабилитрон не рассчитан. В этом случае применяют последовательное соединение стабили-тронов. Тогда напряжение стабилизации будет соответствовать сумме напря-жений стабилизаций последовательно включенных стабилитронов.

Помимо рассмотренной схемы применяют каскадное включение стабилитронов, т. е. берут несколько вышерассмотренных схем и включают од-ну за другой. При этом напряжение стабилизации предыдущего стабилитрона должно быть больше, чем следующего. Такие схемы применяют для увеличе-ния коэффициента стабилизации. Существует и мостовая схема, называемая мостовой параметрический стабилизатор. Теоретически у такой схемы коэффи-циент стабилизации стремится к бесконечности. У вышерассмотренной схемы существует важный недостаток – малая выходная мощность, но это можно ре-шить при использовании схемы с усилителем мощности (рис. 22). Схема доста-точно проста. Нагрузку подключили через транзистор, включенный по схеме с общим коллектором, выполняющим роль усилителя мощности.

26

Рис. 21. Параметрический стаби-	Рис. 22. Параметрический стабилизатор
лизатор напряжения	напряжения с усилителем мощности

р езистор, то выходное напряжение становится регулируемым.

Для уменьшения высокочастотной (ВЧ) составляющей выходного напря-жения параллельно нагрузке устанавливают конденсатор емкостью 0,01...1 мкФ. Это касается любых источников питания.

Тип транзистора в схеме на рис. 22 выбирается из учета мощности нагруз-ки. Например, для питания усилителя (особенно большой мощности), когда ток нагрузки велик, используют составной транзистор (рис. 23). Подключение со-ставного транзистора происходит следующим образом: берут два (или больше) транзистора и коллектор или эмиттер одного подключают к базе другого, а ос-тавшийся вывод первого транзистора соединяют с оставшимся выводом следующего.

У составного транзистора коэффициент передачи равен произведению ко-эффициентов передачи каждого транзистора.

Итак, для больших токов используют составные транзисторы, для питания небольшого числа микросхем подойдет транзистор средней и малой мощности.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения по теме «Параметрические стабилизаторы».

2. Запустить программу Electronics Workbench.

3. Построить схему параметрического стабилизатора.

4. С помощью Oscilloscope сравнить напряжение на выходе источника питания с напряжением на нагрузке при различных значениях выходного напряжения в источнике.

5. Зарисовать графики с осциллографа.

6. Подготовить отчет по проделанному практикуму.

27

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Общие сведения.

3. Схема стабилизатора.

4. Графики зависимостей напряжения при различных значениях выходного напряжения в источнике.

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое стабилизатор?

2. Какие виды стабилизаторов существуют?

3. Расскажите о принципе работы стабилизаторов.

4. Что используют для увеличения выходной мощности в стабилизаторах?

5. Что такое составной транзистор?

28

Лабораторная работа № 4

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИОННЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ

Цель работы

На примере схемы компенсационного стабилизатора исследовать принци-пы работы стабилизаторов напряжения.

Сведения из теории

Компенсационный стабилизатор напряжения (КСН) работает по иному принципу, нежели ПСН. Принцип действия КСН основан на изменении сопро-тивления регулирующего элемента в зависимости от управляющего сигнала.

КСН относятся к стабилизаторам непрерывного действия и представляют собой устройства автоматического регулирования, которые с заданной точно-стью поддерживают напряжение на нагрузке независимо от изменения входно-го напряжения и тока нагрузки. КСН бывают последовательного и параллель-ного типа. Для общего представления рассмотрим структурную схему типич-ного КСН последовательного типа, которая приведена на рис. 24.

РЭ – это регулирующий элемент, в качестве которого чаще всего исполь-зуется транзистор (биполярный или полевой);

СУ – схема управления (собственно управляет работой РЭ). Иногда вместо СУ изображают усилитель постоянного тока (УПТ). Его задача – усилить сиг-нал рассогласования и подать его на РЭ;

Д – делитель напряжения; ИОН – источник опорного напряжения. В качестве ИОН применяют схему

параметрического стабилизатора. Источник опорного напряжения и делитель объединяют в так называемый измерительный элемент (ИЭ).

По виду включения РЭ (последовательно с нагрузкой) схема называется последовательной.

Источник опорного напряжения (ИОН) задает опорное напряжение, посту-пающее на вход СУ . С делителя часть выходного напряжения (соизмеримого с напряжением ИОН) также подается на вход схемы управления (СУ). В резуль-тате сравнения выходного напряжения ( или его части ) с опорным СУ управляет РЭ, сопротивление которого меняется в ту или иную сторону. Сигнал с делите-ля напряжения подается на схему управления и та, в свою очередь, сравнивая напряжение с ИОН, дает команду РЭ увеличить (уменьшить) сопротивление. В результате на нагрузке напряжение остается постоянным. Кроме того, изме-рительный элемент выделяет пульсации выпрямленного напряжения, посту-пающие на РЭ, который достаточно хорошо сглаживает их.

Параллельную схему КСН рассмотрим только в структуре. Ее изображение приведено на рис. 25.

Принцип действия такого стабилизатора основан на изменении проводи-мости РЭ, вызывающее изменение падения напряжения на балластном резисто-ре. Эта схема хорошо работает при небольшом импульсном изменении тока на-грузки. Ее основное достоинство – при импульсном изменении тока нагрузки

29

Рис. 24. КСН последовательного типа Рис. 25. КСН параллельного типа

не происходит изменения тока, потреб-ляемого от сети. Типичная схема приве-дена на рис. 26.

Функции РЭ выполняет транзистор VT1. ИОН образован резистором R1 и стабилитроном VD1 (как видим, это па-раметрический стабилизатор ). Делитель, соответственно, состоит из резисторов R2–R4. На транзисторе VT2 собран уси-литель постоянного тока (УПТ). ИОН за-дает для УПТ образцовое напряжение, которое вводится в цепь эмиттера тран-

зистора VT2. На базу транзистора посту-^{Рис. 26. Принципиальная схема КСН} пает напряжение с делителя. Если изме-

няется выходное напряжение, а соответ-ственно, и напряжение на базе транзисто-ра VT2, который, сравнивая это напряжение с напряжением на эмиттере, задает

РЭ такой режим работы, то сопротивление его перехода изменяется, и напря-жение на нагрузке остается постоянным. С помощью резистора R3 можно регу-лировать выходное напряжение.

В качестве регулирующего элемента при малом токе нагрузки (не больше 0,1–0,2 А) используются одиночные транзисторы. При больших токах нагрузки ставят составные и так называемые тройные составные транзисторы.

Такая схема обладает защитой от короткого замыкания (КЗ). При КЗ обес-точивается стабилитрон VD1 и транзисторы VT1, VT2 закрываются. Защита от КЗ кратковременная.

На практике один из вариантов такой схемы можно встретить с резистором между коллектором и эмиттером РЭ. Он необходим для нормальной работы стабилизатора при отрицательных температурах.

Практическая схема вышеописанного стабилизатора приведена на рис. 27.

30

м и, если нужно несколько стабили-заторов, то для каждого мы вынуждены будем установить свой выпрямитель.

Но все регулирующие транзисторы можно поставить на один теплоотвод, не изолируя их.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения по теме «Компенсационные стабилизаторы».

2. Запустить программу Electronics Workbench.

3. Построить схему компенсационного стабилизатора.

4. С помощью Oscilloscope сравнить напряжение на выходе источника пи-тания с напряжением на нагрузке, при различных значениях выходного напря-жения в источнике.

31

5. Зарисовать графики с осциллографа.

6. Подготовить отчет по проделанному практикуму.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Общие сведения.

3. Схема стабилизатора.

4. Графики зависимостей напряжения при различных значениях выходно-го напряжения в источнике.

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое стабилизатор?

2. Какие виды стабилизаторов существуют?

3. Принцип действия КСН.

4. В чем преимущество КСН параллельного типа перед КСН последова-тельного типа?

5. Какой недостаток у КСН с «холодным» коллектором?

32

Лабораторная работа № 5

ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ

Цель работы

Исследовать принципы работы импульсного источника питания.

Сведения из теории

Импульсный источник питания (ИИП) – это такой источник, в котором основной поток электроэнергии формируется, управляется или стабилизируется посредством переключающих устройств.

Современные импульсные источники питания характеризуются примене-нием полупроводниковых приборов, которые фактически переключают или прерывают ток от источника. Хотя может показаться, что это довольно стран-ный режим работы, однако, при этом удается получить заметные преимущест-ва, не доступные традиционным методам.

Современные ИИП имеют сложную структуру, в которую входят выпря-мители, стабилизаторы, преобразователи и др. Как работают выпрямители и стабилизаторы, мы уже ознакомились, теперь познакомимся с преобразователями.

Преобразователем называют такой вторичный источник питания, который, потребляя электрическую энергию от некоторого первичного источника посто-янного тока при одном напряжении, создает на своем выходе тоже постоянный ток, но с другим напряжением.

Структурная схема полупроводникового преобразователя напряжения (рис. 29) включает в себя полупроводниковый инвертор И, преобразующий по-стоянный ток в переменный, трансформатор Т_р, повышающий или понижаю-щий напряжение переменного тока до желаемой величины, выпрямитель В, преобразующий переменный ток вновь в постоянный, фильтр Ф, ряд вспомога-тельных устройств ВУ, служащих для стабилизации, регулировки, защиты и т. д.

Конвертор – это импульсный преобразователь постоянного напряжения. В качестве ключа используется тиристор, который открывается при подаче тока управления и запирается при I_у = 0. Импульсные преобразователи постоянного на-пряжения ИППН регулируют выходное напряжение U_н (напряжение на нагрузке) путем изменения времени подачи напряжения U_o на нагрузку Z_н (рис. 30).

Еп

И

Тр

В

Ф

U0

ВУ

Рис. 29. Структурная схема полупроводникового преобразователя напряжения

33

Принцип действия ИППН основан на ключевом режиме работы тиристора, кото-рый периодически прерывает цепь между первичным источником напряжения и

Рис. 30. ИППН	нагрузкой.
	В схеме на рис. 31 мы открываем ти-
	ристор путем замыкания реле 1, создавая

тем самым цепь для возникновения тока управления от источника 12 В. На об-мотку реле 1 подается напряжение с конденсатора С, который заряжается через резистор 100 кОм. Реле 1 срабатывает при напряжении 15 В. При повышении напряжения на конденсаторе до 20 В срабатывает реле 2 и конденсатор быстро разряжается через резистор 1 Ом. При этом отключается реле 1 и тиристор за-пирается. При включении тиристора напряжение на нагрузке равно напряже-нию ИСТОЧНИКА (И). При выключении тиристора – напряжение на нагрузке равно НУЛЮ. На экране осциллографа мы наблюдаем изменение напряжения на конденсаторе С = 100 мкФ; управляющие импульсы и выходное напряжение.

ИИП обладают рядом преимуществ. Но чтобы они были более наглядны-ми, такой источник питания всегда должен сравниваться с неимпульсным, ли-нейным источником питания, имеющим примерно ту же мощность. Такое срав-нение показывает, что ИИП имеет некоторые преимущества в отношении рассеиваемой мощности, которые сводятся к следующему:

более высокий к.п.д.; более низкая рабочая температура и облегченная задача отвода тепла;

более компактное исполнение; малый вес;

широкий диапазон изменения входного напряжения; лучшая способность «работать по инерции» при кратковременных

сбоях в сети переменного тока.

Рис. 31. Схема простейшего управляемого конвертора

34

Эти преимущества являются основными достоинствами импульсного метода. Несмотря на то, что имеется много доводов в пользу ИИП, тем не менее остается фактом, что потенциально они плохи с точки зрения создания шумов. По общему признанию имеются некоторые приложения, где не разумно приме-нять эти источники питания. Например, чувствительный радиоприемник лучше использовать с линейным источником питания или характеристики аппаратуры, рассчитанной на высокое отношение сигнал/шум могут ухудшиться из-за при-сутствия ИИП, особенно когда наблюдаемые или обнаруживаемые сигналы

очень слабы.

Порядок выполнения работы

1. Изучить теоретические сведения по теме «Импульсные источники пита-

ния».

2. Запустить программу Electronics Workbench.

3. Построить схему импульсного источника питания.

4. С помощью Oscilloscope сравнить напряжение на выходе источника пи-тания при различных параметрах элементов в источнике.

5. Зарисовать графики с осциллографа.

6. Подготовить отчет по проделанному практикуму.

Содержание отчета

1. Цель работы.

2. Общие сведения.

3. Схема ИИП.

4. Графики зависимостей напряжения при различных параметрах элемен-тов в источнике.

5. Выводы по проделанной работе.

Контрольные вопросы

1. Что такое ИИП?

2. Чем характеризуются ИИП?

3. Что называют конвертором?

4. Расскажите принцип работы двухтактной схемы транзисторного инвертора.

5. Преимущества ИИП.

6. Где и почему не уместно применять ИИП?

35

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чернышев, Н. Г. Моделирование и анализ схем в Electronics Workbench : учебно-методическое пособие / Н. Г. Чернышев, Т. И. Чернышева. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005.

2. Быковская, Л. В. Исследование полупроводниковых диодов и выпрями-телей в «Electronics Workbench» : методические указания к лабораторному практикуму / Л. В. Быковская, В. В. Быковский. – Оренбург : ОГУ, 2003. – 28 с.

3. Карлащук, В. И. Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Elec-tronics Workbench и ее применение / В. И. Карлащук. – М. : Солон-Р, 1999. – 506 с.

4. Гейтенко, Е. Н. Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет : уч. пособие для вузов / Е. Н. Гейтенко. – М. : СОЛОН-Пресс, 2008. – 448 с.

5. Проектирование источников электропитания электронной аппаратуры : уч. пособие для вузов / под ред. В. А. Шахнова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М. :

КРОКУС, 2001. – 536 с.

6. Арсеньев, Г. Н. Электропреобразовательные устройства РЭС : уч. посо-бие / Г. Н. Арсеньев, И. В. Литовко; под ред. Г. Н. Арсеньева. – М. : ИД «ФО-

РУМ»: ИНФРА-М, 2008. – 496 с.

36

Содержание

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 3

ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 3

ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ О ВТОРИЧНЫХ

ИСТОЧНИКАХ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ 3

ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ИСТОЧНИКАМ

ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ 5

РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ПРОГРАММОЙ

«ELECTRONICS WORKBENCH» 7

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

«ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫПРЯМИТЕЛЕЙ» 17

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

«ИССЛЕДОВАНИЕ СГЛАЖИВАЮЩИХ ФИЛЬТРОВ» 21

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

«ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКИХ СТАБИЛИЗАТОРОВ» 26

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

«ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИОННЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ» 29

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

«ИССЛЕДОВАНИЕ ИМПУЛЬСНЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ» 33

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 36

37