Порядок выполнения работы
1. Подготовка к работе.
1.1. Ознакомиться с техническим описанием источника питания Б5-49 (выдается преподавателем).
1.1. Включить и прогреть в течение 5 мин стандартные приборы.
1.2. Подключить соединительный кабель к одному из входов осциллографа.
1.3. Установить по соответствующему каналу чувствительность не менее 5 В и временную развертку – 1 мс.
1.4. Выставить с помощью переключателей на передней панели источника питания напряжение 3 В и ток 0 А.
2. С помощью щупов на конце соединительного кабеля снять осциллограммы напряжений в характерных точках исследуемой схемы.
2.1. Используя обозначения на панели разъёмов Г1-Г12, вставить щупы в соответствующие разъёмы.
2.2. Регулируя чувствительность канала и временную развёртку осциллографа получить устойчивое изображение сигнала.
2.3. Зарисовать полученные осциллограммы.
Методические указания
1. На рисунке 3.2 представлены характерные формы сигналов, которые должны быть получены при исследовании.
2. Приведенным осциллограммам соответствуют следующие разъёмы:
UТР – разъёмы 3-4
UВЫПР – разъёмы 5-6
UВЫХ (С11, С12) – разъёмы 7-8
UВЫХ (С11, С12) – выходные клеммы источника питания
Рис. 3.2. Характерные формы сигналов
Контрольные вопросы
Назначение преобразователей и способы их реализации.
Объяснить, используя полученные осциллограммы, процесс преобразования напряжения.
Объяснить назначение элементов Др1, Др2 и С1 в приведенной схеме.
Принцип работы стабилизатора напряжения.
Принцип работы мостовых и полумостовых схем выпрямления.
Лабораторная работа №4
Изучение принципов работы импульсного преобразователя со стабилизатором
Цель работы: изучение принципов работы импульсного преобразователя со стабилизатором.
Теоретическая часть
Описание работы устройства.
Принципиальная электрическая схема лабораторного стенда приведена на рис.4.3. Сетевое напряжение 220В поступает на трансформатор Т1, где понижается до значения 25В. Затем напряжение с вторичной обмотки трансформатора выпрямляется диодным мостом VD1-VD4.
На вход транзисторного фильтра А1 подаётся выпрямленное напряжение с амплитудой 27В. Пульсации с частотой 100Гц и размахом в несколько вольт частично сглаживаются конденсатором С1. Резисторы R1 и R3 образуют делитель входного напряжения. Переменная составляющая благодаря соответствующему включению переходного конденсатора (фильтрующего) C2 выделяется на одном из плеч делителя-резисторе R1. Из-за правильно подобранных номиналов резисторов R1-R3 и конденсатора С2 ток базы транзистора VT1 практически не содержит переменной составляющей, а следовательно, и ток коллектора VT1 практически постоянен. Транзистор VT2 увеличивает коэффициент передачи тока и уменьшает выходную проводимость фильтра. Выходное напряжение фильтра, которое можно плавно изменять в пределах (10,6-23,6)В с помощью переменного резистора R2 поступает на вход импульсного стабилизатора напряжения (А2).
При подаче на вход стабилизатора напряжения питания в цепи базы составного транзистора VT2, VT3 появляется ток, вследствие чего он открывается. Цепь R3C2 обеспечивает импульсный характер возникновения этого тока, что способствует форсированному открыванию составного транзистора. После его открывания через дроссель L1 начинает протекать возрастающий ток, заряжающий накопительный конденсатор С3. Когда напряжение на этом конденсаторе достигает некоторого уровня U1, открываются транзисторы VT4 и VT1. Последний из них, насыщаясь, подключается к эмиттерному переходу транзистора VT2 заряженный в закрывающей полярности конденсатор С2. Это способствует быстрому закрыванию составного транзистора.
Ток в дросселе повторителю L1 не может мгновенно измениться и прерваться, поэтому после закрывания транзисторов VT2, VT3 открывается диод VD1, который замыкает цепь тока через дроссель L1. В этот отрезок времени ток в дросселе уменьшается, а с момента, когда он сравняется с током нагрузки, начинает уменьшаться и напряжение на конденсаторе С3. При некотором его значении U2 транзисторы VT4, VT1 закрываются, а VT2 и VT3-открываются, и ток в дросселе L1 начинает снова увеличиваться, диод VD1 закрывается.
Напряжение на конденсаторе С3 продолжает уменьшаться до значения U3, когда ток в дросселе L1 становится равным току нагрузки; соотношение значений напряжения на накопительном конденсаторе таково:U3U2U1. Начиная с этого момента, напряжение на конденсаторе C3 снова начинает увеличиваться, и цикл работы стабилизатора повторяется. Конденсатор С5 создаёт на базе транзистора VT4 необходимый фазовый сдвиг сигнала обратной связи, определяющий частоту следования рабочих циклов.
Ток нагрузки можно изменять с помощью резистора R9 в пределах (20-75) mA. Мощность, рассеиваемая на транзисторе VT3 и диоде VD1, незначительна. Это позволяет получать и более значительный ток нагрузки без применения теплоотводов для мощных элементов. Однако при длительной работе с током нагрузки 1-1,2А потребуется установка этих элементов на теплоотвод и станет необходимым увеличение площади радиатора транзистора VT2(А1) в 5-6 раз.
Нагрузочная характеристика (рис.4.1) показывает стабилизирующие способности устройства.
Номиналы некоторых элемента стабилизатора несколько отличаются от своих расчётных величин, что было сделано с целью повышения надежности устройства при работе с большими входными напряжениями, близкими к критическим значениям. Для улучшения видов переходных процессов ёмкость накопительного конденсатора С3 значительно увеличена по сравнению с расчётным значением (более чем в 10 раз). Это понижает выбросы выходного напряжения и уменьшает время переходного процесса. На рис.4.2. и рис.4.3. представлены осциллограммы напряжений, которые позволяют получить представление о протекании высокочастотных процессов в стабилизаторе.
Рис.4.1. Нагрузочная характеристика стабилизатора.
Характерные формы сигналов при Uвх.=15В, Iн.=50mA
а) Uвых~.
б)Uэ3.
в)Uc5.
Рис.4.2.а),б),в). Характерные формы сигналов при Uвх=15В, Iн=50mА.
Характерные формы сигналов при Uвх=15В, Iн=50mА.
а) Uб2.
б)Uб1.
в)Uвх~.
Рис.4.3.а),б),в). Характерные формы сигналов при Uвх=15В, Iн=50mА.
Рис.4.4. Схема лабораторного стенда.
Лабораторная работа № 5