Экспериментальное исследование преобразователя постоянного напряжения
Цель работы:
Изучить принцип работы импульсного преобразователя постоянного напряжения (ППН).
Основные вопросы курса, изучаемые перед выполнением работы:
1. Принципы преобразования электрической энергии. Классификация преобразователей.
2.Требования к ключам, применяемым в ППН.
3. Рабочие процессы в инверторах постоянного напряжения.
Содержание работы:
Изучение принципа работы и определение параметров импульсного ППН.
Описание лабораторного макета:
Сменный блок «Преобразователь постоянного напряжения» (рис. 1) включает:
регулируемый источник постоянного напряжения;
маломощный формирователь управляющих импульсов;
импульсный усилитель мощности;
два выпрямителя с емкостными сглаживающими фильтрами;
цепь отрицательной обратной связи;
схему защиты от перегрузки со звуковой и световой сигнализацией.
Питание схемы ППН осуществляется от встроенного в сменный блок источника постоянного напряжения. Выходное напряжение источника стабилизировано и регулируется в пределах от 7 вольт до 16 вольт. Источник защищен от кратковременной перегрузки. При перегрузке источника подается звуковой сигнал и мигает светодиод «Перегрузка».
Формирователь управляющих импульсов состоит из генератора пилообразного напряжения, компаратора и формирователя импульсов.
Длительность импульсов управления зависит от напряжения на правом входе компаратора (КТ2).
В нижнем положении тумблера S1 на указанный вход подается напряжение с переменного резистора «РЕГ.ВЫХ.», который позволяет регулировать вручную напряжение на выходах ППН.
Рис.
1 - Внешний вид сменного блока
«Преобразователь постоянного напряжения»
В верхнем положении S1 вход компаратора подключен к цепи обратной связи. В этом режиме напряжение на выходе ППН автоматически поддерживается постоянным, не регулируется и мало зависит от напряжения питания и сопротивления нагрузки.
Частота следования управляющих импульсов 25 – 35 кГц.
Усилитель мощности собран по двухтактной схеме со средней точкой первичной обмотки трансформатора. В цепи истока ключевого транзистора VT2 установлен резистор R2 для осциллографирования формы протекающего через транзистор тока. Резистор R1обеспечивает симметрию схемы.
ППН имеет два выхода.
Выход 1 (КТ11) – низкоомный, гальванически связанный с общим проводом «». В режиме ручной регулировки напряжение на выходе изменяется в пределах 1,5 В – 8,0 В. В режиме автоматической регулировки напряжение на выходе поддерживается примерно постоянным в пределах 3,8 В – 4,2 В.
Выход 2 (КТ12) – высокоомный, не связанный гальванически с общим проводом «». Напряжение на выходе в значительной степени зависит от сопротивления нагрузки. При Rнагрузки = ∞ в режиме ручной регулировки напряжение на выходе изменяется в пределах 7 В – 40 В.
В качестве нагрузки преобразователя используется переменный резистор блока нагрузок (правая панель лабораторной установки). Регулирование тока, протекающего через нагрузку, производится ручками «RН грубо» и «RН точно». Примерные пределы изменения RН: от 1300 Ом в положении 1 переключателя «RН грубо» до 17 Ом в положении 11. В положении «Х.Х.» RН = .
Напряжение на резисторе нагрузки и ток, протекающий через резистор, контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром РА2.
Осциллограммы напряжений и токов в схеме ППН приведены на рис. 2.
Рис. 2 - Осциллограммы напряжений и токов в контрольных точках схемы преобразователя постоянного напряжения