Лабораторные работы. Копылова Ирина Вячеславовна / Lab_03_энергопитание
.docxПодготовили: Дзоблаев Э., Ивашова М., Франк В., Чиликина К.
Группа: ИКТУ-41
Проверила: Копылова И.В.
Лабораторная работа 3
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Цель работы:
Изучить принцип работы импульсного преобразователя постоянного напряжения (ППН).
Содержание работы:
Изучение принципа работы и определение основных характеристик и параметров импульсного ППН.
Ход работы:
Результаты измерений:
3.1)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
||||||||
Uвых, В |
PV2 |
6,4 |
6,1 |
5,4 |
4,8 |
4,1 |
3,5 |
2,7 |
2,1 |
1,4 |
τимп, мкс |
Осциллограф |
50 |
45 |
40 |
35 |
30 |
25 |
20 |
15 |
10 |
Таблица 3.1. - Зависимость между длительностью управляющих импульсов и напряжением на выходе ППН
Рисунок 1 – график зависимости Uвых = f (τимп).
3.2)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
|||||||
Uпит., В |
PV1 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
Uвых., В |
PV2 |
6,2 |
5,9 |
5,5 |
5,2 |
5,1 |
4,7 |
4,4 |
4,0 |
Uвых. / Uвых.max |
1 |
0,95 |
0,89 |
0,84 |
0,82 |
0,76 |
0,71 |
0,65 |
|
Таблица 3.2. - зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания в режиме ручной регулировки выходного напряжения.
Рисунок 2 – зависимость Uвых./Uвых.max= f (Uпит.).
3.3)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
|||||||
Uпит., В |
PV1 |
18 |
17 |
16 |
15 |
14 |
13 |
12 |
11 |
Uвых., В |
PV2 |
5,1 |
5,1 |
5,1 |
5,1 |
5,0 |
4,7 |
4,3 |
4,0 |
Uвых. / Uвых.max |
1 |
1 |
1 |
1 |
0,98 |
0,92 |
0,84 |
0,78 |
|
Таблица 3.3. - зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания в режиме ручной регулировки выходного напряжения.
Рисунок 3 – зависимость Uвых./Uвых.max= f (Uпит.).
3.4)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
|||||||
Uвых., В |
PV2 |
6,3 |
6,9 |
8,3 |
9,2 |
9,8 |
10 |
10,2 |
10,4 |
Iвых., мА |
PA2 |
400 |
280 |
200 |
150 |
100 |
70 |
40 |
10 |
Rн = Uвых/Iвых |
15,75 |
24,64 |
41,5 |
61,3 |
98 |
142,9 |
255 |
1040 |
|
Uвых/Uвых.max |
0,61 |
0,66 |
0,8 |
0,88 |
0,94 |
0,96 |
0,98 |
1 |
|
Таблица 3.4. - зависимость между напряжением на выходе ППН
и сопротивлением нагрузки (автоматическая регулировка)
Рисунок 4 – зависимость Uвых./Uвых.max= f (Rн.).
3.5)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
|||||||||
Uвых., В |
PV2 |
5,1 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
5,2 |
|
Iвых., мА |
PA2 |
300 |
200 |
140 |
80 |
50 |
40 |
30 |
20 |
10 |
|
Rн = Uвых/Iвых |
17 |
26 |
37 |
65 |
104 |
130 |
173 |
260 |
520 |
|
|
Uвых/Uвых.max |
0,98 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
|
Таблица 3.5. - зависимость между напряжением на выходе ППН
и сопротивлением нагрузки (автоматическая регулировка)
Рисунок 5 – зависимость Uвых./Uвых.max= f (Rн.)
3.6)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
||||||||
Uвых., В |
PV2 |
51,3 |
22 |
15,8 |
8,9 |
3,3 |
2,9 |
1,5 |
0,6 |
|
Iвых., мА |
PA2 |
0 |
25 |
30 |
35 |
39 |
40 |
41 |
42 |
|
Rн = Uвых/Iвых |
0 |
880 |
527 |
254 |
85 |
73 |
37 |
14 |
|
|
Uвых/Uвых.max |
1 |
0,43 |
0,31 |
0,17 |
0,06 |
0,05 |
0,03 |
0,01 |
|
|
Таблица 3.6. - зависимость между напряжением на выходе ППН
и сопротивлением нагрузки (автоматическая регулировка)
Uвых.max = 51,3В
Uвых.min = 33,2В
Рисунок 6 – зависимость Uвых./Uвых.max= f (Rн.)
3.7)
Измеряемая величина |
Измерительный прибор |
Результаты измерения |
||||||||
Uвых., В |
PV2 |
43,1 |
13,2 |
10 |
6,7 |
4,2 |
1,9 |
1,2 |
0,3 |
|
Iвых., мА |
PA2 |
0 |
12 |
15 |
18 |
20 |
22 |
23 |
24 |
|
Rн = Uвых/Iвых, Ом |
0 |
1100 |
667 |
372 |
210 |
86 |
52 |
13 |
|
|
Uвых/Uвых.max |
1 |
0,3 |
0,23 |
0,16 |
0,1 |
0,04 |
0,03 |
0,007 |
|
|
Таблица 3.7. - зависимость между напряжением на выходе ППН
и сопротивлением нагрузки (автоматическая регулировка)
Рисунок 7 – зависимость Uвых./Uвых.max= f (Rн.)
Вывод:
В ходе лабораторной работы был изучен принцип работы импульсного преобразователя постоянного напряжения (ППН).
В отличие от классических преобразователей, где регулировочный элемент постоянно рассеивает мощность, импульсный ППН использует ключевой режим работы - транзистор либо полностью открыт (минимальные потери), либо закрыт. Это обеспечивает высокий КПД устройства.
Экспериментально подтверждено, что выходное напряжение регулируется изменением длительности управляющих импульсов (ШИМ). В режиме автоматической регулировки с обратной связью выходное напряжение сохраняет стабильность при изменениях питающего напряжения от 11 до 18 В и колебаниях нагрузки. В ручном режиме без обратной связи напряжение существенно зависит от этих параметров.
Высокоомный выход позволяет получать повышенное напряжение, но также требует обратной связи для стабилизации под нагрузкой.
Импульсный ППН доказал свою эффективность за счет ключевого режима работы и системы обратной связи, обеспечивающей стабильное выходное напряжение при изменяющихся условиях работы.