3. Содержание отчета

1. Схемы экспериментальных исследований.

2. Осциллограммы для R и RL нагрузки для заданных величин .

3. Регулировочные характеристики, построенные в одной системе координат с теоретическими для R и RL нагрузки.

4. Внешние характеристики, построенные в одной системе координат с теоретическими для R и RL нагрузки.

4. Контрольные вопросы

1. Назовите примеры применения управляемых выпрямителей.

2. Каким образом влияет характер нагрузки R или RL на ход процессов в выпрямителе?

3. Определите функциональное назначение элементов в схеме выпрямителя.

Лабораторная работа №3 Исследование полупроводниковых стабилизаторов напряжения

Цель: изучить и исследовать параметрический и компенсационный стабилизаторы напряжений, определить их основные характеристики и параметры.

1. Теоретическая часть

Стабилизаторами напряжения называются устройства, автоматически поддерживающие заданное напряжение на нагрузке с определенной степенью точности. Стабилизаторы подразделяются на параметрические и компенсационные [1-5].

В параметрических стабилизаторах для стабилизации напряжения на нагрузке используются стабилитроны (рис.3.1).

Основные параметры стабилизатора:

• номинальное значение напряжения стабилизации Uвых;

• максимальный Iн.mах и минимальный Iн.min токи нагрузки;

• коэффициент стабилизации

К_ст=U_вых U_вх/(U_вых U_вх)= U_выхR_б/(Uвхr_ст),

где r_ст - дифференциальное сопротивление стабилитрона;

R_б- выходное (внутреннее) сопротивление стабилитрона R_б r_ст.

В компенсационных стабилитронах стабилизация напряжения осуществляется изменением параметров регулирующего элемента при воздействии на него сигнала обратной связи.

Структурная схема компенсационного стабилитрона с последовательным включением регулировочного элемента РЭ дана на рис. 3.2.

На рис 3.3 представлена схема транзисторного стабилизатора напряжения с последовательным включением РЭ.

2. Порядок выполнения работы

1. Макет лабораторной работы №3

Данные параметрического стабилизатора:VD2 – КС156А, R_б=330Ом, r_ш=1 Ом.

Данные компенсационного стабилизатора:

VT1 – КТ361Г, VD1 – КС 133А, VT2 – КТ315Г, VT3 – КТ815А, VT4 – КТ315Г, VD2 – КС133А, R1=2 кОм, R2=30 кОм, R3=10кОм, R4=620 Ом, R5=3 кОм, R6=6,2 кОм, r_ш= 1 Ом.

2. Снять внешнюю характеристику U_н=f(I_н) параметрического стабилизатора при постоянном входном напряжении U_вх=14В (контрольная точка х₁). Ток нагрузки изменяется ручкой "R_н", а входное напряжение – ручкой " U_вх ". Одновременно с исследованием внешней характеристики снимать значения тока стабилизатора I_ст. Токи I_ст и I_н определяются путем измерения падения напряжения на шунтах r_ш=1 Ом в контрольных точках х₃, х₄ соответственно. Напряжение U_н измеряется в точке х₄.

Примечание: изменяя ток нагрузки, следует поддерживать постоянным входное напряжение с помощью ручки "U_вх".

3. Снять и построить зависимость Uн=f(U_вх) параметрического стабилизатора при токе нагрузки I_н=7 мА. Входное напряжение изменять в пределах от 12В до 16В ручкой "U_вх".

4. По характеристикам, полученным в п.п. 2.3, определить внутреннее сопротивление r_i и коэффициент стабилизации К_ст стабилизатора.

5. Используя данные параметрического стабилизатора, рассчитать теоретические значения его параметров и характеристик, сравнить их с экспериментальными и объяснить расхождения.

6. Снять внешнюю характеристику U_н=f(U_вх) при постоянном входном напряжении U_вх=14В (контрольная точка х₁). Ток нагрузки Iн изменять от максимального до минимального с помощью ручки "Rн" и определять путем измерения падения напряжения на шунте r_ш= 1 Ом (контрольная точка х₆). В процессе измерения тока нагрузки следует поддерживать постоянным входное напряжение с помощью ручки "U_вх". Измерение малых приращений напряжения на нагрузке ΔU_н производится в следующем порядке. Установить и измерить минимальный ток I_н0. Затем измерить и записать значение напряжения U_н0 (в точке х₅). На сравнивающее устройство СУ подается напряжение U_н и компенсирующее напряжение Е₁. Вращая ручку "Е₁", добиться на выходе СУ напряжения ΔU_н0 не более ±(40-50) мВ и записать его. Изменяя ток нагрузки, определить приращение ΔU_н= ΔU_{н.измеренное}+ ΔU_н0 (с учетом знака приращения ΔU_н0). Напряжение на нагрузке получаем как сумму U_н=U_н0+ ΔU_н.

По снятой и построенной внешней характеристике определить выходное сопротивление стабилизатора r_i = ΔU_н / ΔI_н.

7. Снять и построить зависимость U_н = f(U_вх) при токе нагрузки I_н = 50 мА, изменяя входное напряжение от 12В до 16В ручкой "Uвх". При изменении приращения напряжения на нагрузке ΔU_н использовать компенсационный метод (п. 6).

По результатам исследований определить коэффициент стабилизации

К_ст=( ΔU_вх/ ΔU_вх.ном)(U_н.ном / ΔU_н), где U_вх.ном=14 В, U_н.ном= U_н0.

8. Используя данные компенсационного стабилизатора, рассчитать теоретические значения его параметров и характеристик. Сравнить их с экспериментальными, объяснить расхождения.