Лабораторная работа . Высоковольтный импульсный преобразователь напряжения Описание лабораторного макета
Рисунок 6.
Показанная на рисунке 6 схема вырабатывает напряжение в несколько сотен вольт при токе нагрузки не более 1 мА, так что потребляемая нагрузкой мощность не превышает двух ватт.
В момент включения питания ток через первый транзистор VT1 еще не идет, первый транзистор заперт и напряжение на его коллекторе и на затворе второго транзистора VT2 равно напряжению питания (12В). Второй транзистор будет находится в состоянии насыщения, при котором падение напряжения на транзисторе мало и к первичной обмотке трансформатора будет приложено практически все напряжение питания. При этом ток через второй транзистор начнет нарастать по линейному закону, в результате чего напряжение на базе первого транзистора так же начнет нарастать. В какой то момент времени это приведет к отпиранию первого транзистора, появится ток в цепи его коллектора и начнет уменьшаться потенциал затвора второго транзистора. Ток стока этого транзистора начнет уменьшаться а потенциал коллектора увеличиваться. В этот момент начнет срабатывать цепь положительной обратной связи через резистор соединяющий сток полевого транзистора с базой второго транзистора. В результате первый транзистор мгновенно зайдет в режим насыщения, а второй – запрется. Напряжение на его стоке повысится до сотни вольт и будет оставаться таким до тез пор, пока накопленная в сердечнике трансформатора энергия не сбросится через диод на конденсатор. Далее напряжение на стоке полевого транзистора начнет уменьшаться, первый транзистор запрется а второй отопрется и весь процесс повторится. Для стабилизации полученного напряжения используется схема на двух операционных усилителях. Первый DA1 усиливает ток, для подачи на стрелочный индикатор напряжения, второй сравнивает часть полученного напряжения с опорным, снимаемым с потенциометра. Усиленная разность поступает в цепь базы первого транзистора и смещает точку его отпирания, так что при повышении выходного напряжения транзистор VT1 отпирается при меньшем значении тока через второй транзистор VT2, что приводит к уменьшению накопленной в сердечнике трансформатора энергии и уменьшению выходного напряжения, обеспечивая стабилизацию полученного напряжения.
Ход выполнения работы
1 Выключите тумблер S1.
2 Подключите напряжение питания 0-12В.
3. Подключите осциллограф к контрольной точке КТ3, установив чувствительность осциллографа с учетом наблюдения напряжения в несколько десятков вольт.
4. Подключите вольтметр для измерения выходного напряжения к контрольному выводу V=U/1000, с которого снимается напряжение в 1000 раз меньшее выходного напряжения преобразователя.
5. Тумблером S1 включите питание. При этом должен загореться светодиод.
6. С помощью потенциометра установите выходное напряжение равным 500 вольт. Возможно установление и меньшего напряжения, однако напряжение менее 400 вольт установить не удастся, так как система стабилизации выходного напряжения при этом теряет устойчивость.
7. Электронным
осциллографом измерьте амплитуду Uс
и период повторения
на стоке полевого транзистора. Занесите
данные измерения в таблицу. Зарисуйте
форму сигнала на стоке.
8. Переключите вход осциллографа к контрольной точке КТ1. Измерьте амплитуду напряжения в этой точке Uи и рассчитайте амплитудное значение тока истока Jи в этой точке. Ток Jи определяется по формуле Jи=Uи/R6. Эти данные занесите в таблицу.
9. Подключите вольтметр к контрольной точке КТ1. и измерьте среднее значение напряжения в этой точке Uи ср. Рассчитайте значение среднего тока истока Jи ср. Jи.ср.=Uиюср./R6. Результаты занесите в таблицу.
10. Тумблером S1 выключите питание.
11. Установите перемычку на выводы U=2000V. При этом преобразователь окажется нагруженным на сопротивление 1.77 мегом.
12. . Тумблером S1 включите питание.
13. С помощью потенциометра установите выходное напряжение равным 1000 вольт.
14. Повторите пункты 7,8,9,10.
15. . Тумблером S1 включите питание.
16. С помощью потенциометра установите выходное напряжение равным 1500 вольт.
17. Повторите пункты 7,8,9,10
18. Произведите необходимые вычисления для окончательного заполнения таблицы. Pвых=U^2/1.77*10^6, Pпотр=12V*Jи.ср.
|
Rн |
12М |
1,77М |
12М |
1,77М |
12М |
1,77М |
|
U |
500 |
500 |
1000 |
1000 |
1500 |
1500 |
|
Τ мкс |
|
|
|
|
|
|
|
F кГц |
|
|
|
|
|
|
|
Uи В |
|
|
|
|
|
|
|
Jи А |
|
|
|
|
|
|
|
Uи ср В |
|
|
|
|
|
|
|
Jи ср А |
|
|
|
|
|
|
|
Jвых А |
|
|
|
|
|
|
|
Pвых Вт |
|
|
|
|
|
|
|
Pпотр Вт |
|
|
|
|
|
|
|
КПД % |
|
|
|
|
|
|
19. Постройте график зависимости КПД от выходного напряжения при нагрузке 1.77М.
ЛИТЕРАТУРА
1.Семенов Б.Ю. Силовая электроника. - М.: СОЛОН-пресс, 2005г.
2, Петин Г.П. Сидоренко Е.Н. - Схемотехника измерительных устройств - Электронный учебник
3, Петин.Г.П. Аналоговая схемотехника.