Лабораторные работы. Копылова Ирина Вячеславовна / Лабораторная_работа_5(5)_Энергопитание

9

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)

Факультет Инфокоммуникационных сетей и систем (ИКСС)

Профиль: Интернет и гетерогенные сети

ОТЧЁТ

по лабораторной работе 5(5)

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Выполнили: Дзоблаев Э., Ивашова М., Франк В., Чиликина К.., группа ИКТУ-41

Проверила: Копылова И.В.

Санкт-Петербург

2025 г.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5(5)

ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕВЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

1. Закрепить на практике понимание принципов работы и основных характеристик стабилизаторов постоянного напряжения, в которых регулирующий элемент работает в ключевом режиме.

2. Освоить методику экспериментального определения показателей качества компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения, использующих:

- широтно-импульсный принцип регулирования;

- релейный принцип регулирования.

3. Сравнить численные значения показателей качества этих стабилизаторов, чтобы оценить преимущества и недостатки каждого из них.

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

Определение коэффициента стабилизации Kст:

U_вх.ном = 15 В; U_{вых.ном} = 3,03 В; I_{нагр.ном} = 0,18 А

Uвх.макс = 18,7 В;

Uвых.макс= 3,07 В;

∆Uвх = Uвх.макс - Uвх.ном =3,7 В

∆Uвых= Uвых.макс - Uвых.ном = 0,04 В

Кст = 18,6

Определение выходного сопротивления Rвых:

Rвых = (3,07 – 3,03) / (0,18-0,04)= 0,65 Ом

Определение КПД:

ɳ= 3,03 * 0,18 / (15 * 0,062) = 0,59.

Определение коэффициента пульсаций Kп:

Кп = = 13,2 %

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

Uвх.ном = 15 В; Uвых.ном = 3,03 В; Iнагр.ном = 0,18 А

КТ2:

КТ4:

fп = 10кГц

f = 1/ 5*20 * 10^(-6) = 10 кГц.

II. Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с релейным регулированием

Определение коэффициента стабилизации Kст:

Uвх.ном = 15 В; Uвых.ном = 3,02 В; Iнагр.ном = 0,18 А;

Uвх.макс = 18,3 В; Uвых.макс = 3,11 В;

∆Uвх = Uвх.макс - Uвх.ном = 3,3 В

∆Uвых = Uвых.макс - Uвых.ном = 0,09 В

Кст = (3,3 / 0,09) * (3,02 / 15) = 7,3.

Определение выходного сопротивления Rвых:

Rвых = (3,11 – 3,02) / (0,18-0,03)= 0,6 Ом

Определение КПД:

ɳ= 3 * 0,181 / (15 * 0,062) = 0,51.

Определение коэффициента пульсаций Kп:

Кп = (0,5*3*0,2) / 3,02 * 100% = 9,93 %

Снятие осциллограмм напряжений и токов в контрольных точках схемы стабилизатора при релейном управлении регулирующим элементом:

Uвх.ном = 15 В; Uвых.ном = 3 В; Iнагр.ном = 0,18 А.

КТ2:

КТ8:

КТ6:

КТ9:

КТ7:

КТ10:

КТ4:

fп= 10кГц.

f= 1/ 5,2*20 * 10^(-6) = 9,6 кГц.

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, 3	3,7	3,03	0,04	10	10
Релейное регулирование	15	18, 3	3,3	3,02	0,09	10	9,6

III. Сравнение показателей качества исследуемых схем стабилизаторов

Тип стабилизатора	Коэффициент стабилизации, Кст	Выходное сопротивление R, Ом	КПД
С широтно-импульсным регулированием	18,6	0,65	0,59
С релейным регулированием	7,3	0,6	0,51

Тип стабилизатора	Коэффициент пульсаций %	Частота пульсаций, кГц
		Uвх.ном = 15 В	Uвх.max =18,3
С широтно-импульсным регулированием	13,2	10	10
С релейным регулированием	9,93	10	9,6

Вывод: на практике подтвердилось, что ШИМ-стабилизатор эффективнее (выше КПД), но сложнее и дороже. Релейный стабилизатор проще, компактнее и дешевле, но у него ниже КПД и больше пульсации. Выбор зависит от требований системы: где нужна эффективность — ШИМ, где важна простота и стоимость — релейный.