LR3

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,

СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПБГУТ)

_________________________________________________________________________

Кафедра Радиосвязи и Вещания (РСиВ)

Лабораторная работа №3

По дисциплине «Электропитание радиотехнических систем»

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

И ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Выполнили

студенты группы

ФИО

Проверила:

Копылова Ирина Вячеславовна __________

Санкт-Петербург

2023

Цель работы

Закрепить знания принципов работы и рабочих свойств линейных стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным режимом работы регулирующего элемента.

Освоить методику экспериментального определения значений показателей качества компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием и оценить достоинства и недостатки каждого из стабилизаторов путем сравнения численных значений показателей качества.

Закрепить знания принципов работы и рабочих свойств стабилизаторов постоянного напряжения с ключевым режимом работы регулирующего элемента.

Освоить методику экспериментального определения значений показателей качества компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с широтно-импульсным и релейным принципами регулирования и оценить достоинства и недостатки каждого из стабилизаторов путем сравнения численных значений показателей качества.

I. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с широтно-импульсным регулированием

Определение коэффициента стабилизации Kст

Снятые значения:

Расчёт приращений входного и выходного напряжений стабилизатора при неизменном сопротивлении:

Расчёт коэффициента стабилизации:

Определение выходного сопротивления Rвых

Снятые значения:

Расчёт изменения выходного напряжения и тока нагрузки:

Расчёт выходного сопротивления:

Определение КПД

Снятые значения:

Расчёт коэффициента полезного действия:

Определение коэффициента пульсаций K_п

Снятые значения периода и напряжения:

Расчёт частоты переключения в рамках пульсаций:

Расчёт коэффициента пульсаций:

Снятие осциллограмм напряжений и токов в контрольных точках схемы стабилизатора при широтно-импульсном управлении регулирующим элементом

Номинальный режим работы стабилизатора:

II. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с релейным регулированием

Определение коэффициента стабилизации К_ст:

Номинальный режим работы стабилизатора:

Снятые значения:

U_вх.max = 18,8 В; U_вых1 = 3,06 В; ∆U_вх = 3,8 В; ∆U_вых = 0,06 В

Расчёт коэффициента стабилизации:

К_ст = (3,8/0.06)*(3/15) = 12,7

Определение выходного сопротивления R_вых:

U_вх.ном = 15 В; U_{вых.ном} = 3 В; I_{нагр.ном} = 0,12 А

I_нагр = 0,028 А; U_вых1 = 3 В; U_вых2 = 3,08 В

R_вых = (U_вых1 - U_вых2)/ ∆I_нагр = (0,08)/0,092 = 0,87 Ом

Определение КПД:

^U_вх.ном ^{= 15 В; U}_{вых.ном} ^{= 3 В; I}_{нагр.ном} ^{= 0,18 А; Iвх=0,06 А}

КПД = P_вых/P_вх = (U_вых*I_вых)/(U_вх*I_вх) = (0,18*3)/(0,06*15)=0.6

Определение коэффициента пульсаций K_n:

^Uвх.ном ^{= 15 В; U}вых.ном ^{= 3 В; I}нагр.ном ^{= 0,18 А; Uразм = 0.62В}

^{F’ = 11111,1; F’’ = 11111,1}

Кn = U_разм/U_{вых.ном}*100% = 0.62/3*100 = 20,7%

Осциллограммы:

КТ3 КТ6

КТ4 КТ7

КТ9 КТ10

КТ8

III. Сравнение показателей качества исследуемых схем стабилизаторов

Таблица 5.1

Режим	Uвх.ном, В	Uвх.max, В	∆Uвх, В	Uвых.ном, В	∆Uвых, В	f'п, кГц	f''п, кГц
Широтно-импульсное регулирование	15	18,8	3,8	3	0,08	10,42	10,42
Релейное регулирование	15	18,8	3,8	3	0,06	11,11	11,11

Тип стабилизатора	Коэффициент стабилизации Kст	Выходное сопротивление Rвых, Ом	КПД	Кп
С широтно-импульсным регулированием	19	0,87	0,58	23,3%
С релейным регулированием	12,7	0,87	0,6	20,7%

Вывод: у стабилизатора с релейным регулированием КПД выше, чем у стабилизатора с широтно-импульсным регулированием

2. ЧАСТЬ:

1. Экспериментальное исследование стабилизатора постоянного напряжения на интегральной микросхеме КР142ЕН8Б

Рис. 4.1. Схема соединений коммутационными шнурами элементов установки для исследования стабилизатора на интегральной микросхеме КР142ЕН8Б

Определение коэффициента стабилизации K_ст: Таблица 4.1

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений
Uвх, В	PV1	15,0	16,0	17,0
Uн, В	PV2	8,8	8,8	8,84
Iн, А	PA2	0,05	0,05	0,05

Кст=29,3

Определение выходного сопротивления R_вых: Таблица 4.2

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений		Rвых, Ом
		Положение «2»	Положение «5»
Uн, В	PV2	8,8	8,84	3*10-4
∆Uн, В		0,04
Iн, мА	PA2	50	181
∆Iн, мА		131

КПД=0,59

2. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием

Рис. 4.2. Схема соединений коммутационными шнурами элементов установки для исследования компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием

Определение коэффициента стабилизации K_ст: Таблица 4.3

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений
Uвх, В	PV1	12,0	13,0	14,0
Uн, В	PV2	10,6	11	11,1
Iн, А	PA2	0,031	0,032	0,032

Кст=3,53

Определение выходного сопротивления R_вых: Таблица 4.4

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений			Rвых, Ом
		Положение «2»	Положение «5»
Uн, В	PV2	11	11,08	8.8*10-4
∆Uн, В		0,08
Iн, мА	PA2	32	129
∆Iн, мА		91

КПД = 0,88

3. Сравнение показателей качества исследуемых схем стабилизаторов

Значение показателей качества Таблица 4.5

Тип стабилизатора	Коэффициент стабилизации Kст	Выходное сопротивление Rвых, Ом	КПД
ИМС КР142ЕН8Б	29,3	3*10-4	0,59
Транзисторный, с непрерывным регулированием	3,53	8.8*10-4	0,88

Вывод: у стабилизатора с непрерывным регулированием КПД и К_сп выше, чем у стабилизатора на ИМС КР142ЕН8Б