Меню

Исследование линейного стабилизатора напряжения

ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Экспериментальное исследование построения стабилизаторов напряжения

ЗАДАНИЕ

2.1. Изучить принцип работы параметрического и компенсационного стабилизаторов.

2.2. Снять и построить характеристики стабилизаторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

При эксплуатации полупроводниковых устройств систем автоматики, измерительных приборов, вычислительной техники и бытовой электроники широкое распространение получили транзисторные стабилизаторы напряжения. Они предназначены для стабилизации напряжения на нагрузке при изменении напряжения питающей сети и тока нагрузки. Одновременно стабилизаторы обеспечивают снижение пульсации напряжения на выходе выпрямителя.

Стабилизаторы разделяются на параметрические и компенсационные. Схема простейшего параметрического стабилизатора напряжения изображена на рис. 5.1.

Стабилитрон VD в параметрическом стабилизаторе включают параллельно нагрузочному резистору RН. Для ограничения тока через стабилитрон включают балластный резистор RБ. Напряжение на выходе стабилизатора

При увеличении напряжения UВХ, например из-за повышения напряжения сети, увеличится ток I, однако из-за свойств стабилитрона напряжение на нем останется практически неизменным. Соответственно, и напряжение на резисторе RН (напряжение UВЫХ) тоже не изменится.

Чаще всего применяются компенсационные стабилизаторы с последовательным включением регулирующего транзистора. Схема источника питания со стабилизированным выходным напряжением, приведенная на рис. 5.2, содержит:

регулирующий проходной транзистор VT1;

усилительный транзистор VT2;

кремниевый стабилитрон VD, являющийся источником опорного напряжения.

делитель напряжения, содержащий постоянные резисторы , и потенциометр , обеспечивающий возможность регулировки выходного напряжения.

Выходное напряжение стабилизатора .

Принцип действия стабилизатора заключается в том, что изменение выходного напряжения по любой причине автоматически компенсируется изменением падения напряжения на транзисторе VT1. Транзистор VT2 работает в режиме усилителя постоянного тока и увеличивает разность между измеряемым напряжением (напряжение между движком потенциометра и общей шиной) и напряжением стабилизации стабилитрона . Действительно, . Напряжение на стабилитроне постоянно, поэтому при изменении напряжения на выходе, например при его увеличении, увеличивается напряжение между базой и эмиттером транзистора VT2. Это приводит к увеличению тока базы и тока его коллектора, так как .

Ток базы регулирующего транзистора и ток коллектора усилительного транзистора связаны очевидным соотношением , поэтому увеличение тока приводит к уменьшению тока . Транзистор VT1, работающий в линейном режиме, увеличивает своё сопротивление – падение напряжения на нём возрастает, а напряжение на выходе возвращается к прежнему уровню в пределах ошибки стабилизации. Уровень стабилизированного напряжения на выходе можно регулировать, перемещая движок потенциометра

Читайте также:  Коррозия под напряжением испытание

, (где – коэффициент деления делителя).

Конденсатор обеспечивает напряжение питания нагрузки при быстрых изменениях ее тока. Конденсатор обеспечивает гибкую отрицательную обратную связь и служит для устранения автоколебаний в системе. Резистор обеспечивает нормальный режим стабилизации стабилитрона VD. Качество стабилизации напряжения характеризуется двумя параметрами:

Коэффициент стабилизации КСТ показывает в относительных единицах во сколько раз колебание выходного напряжения меньше колебаний входного напряжения при постоянном сопротивлении нагрузки:

Выходное сопротивление RВЫХ стабилизатора показывает, как изменяется выходное напряжение при изменении тока нагрузки. Знак «минус» учитывает, что при увеличении тока нагрузки напряжение уменьшается.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Запустить программу MultiSym. Загрузить схему исследования

. Появится схема, показанная на рис. 5.3.

4.2. Чтобы схема начала функционировать, необходимо нажать кнопку в верхнем правом углу окна .

4.3. Изменяя напряжение источника питания, снять зависимость изменения напряжения на нагрузке от изменения входного напряжения UН=f(UВХ).

4.4. Изменить сопротивление нагрузки (уменьшить его в два раза) и снять зависимость изменения напряжения на нагрузке от изменения тока нагрузки UН=f(IН) при входном напряжении 15 В.

4.5. По данным измерений построить графики характеристик стабилизатора UН=f(UВХ) и UН=f(IН)

4.6. По характеристикам стабилизатора напряжения определить графоаналитическим методом коэффициент передачи напряжения КП = (UН/UВХ) и коэффициент стабилизации КСТ = (D UВХ/D UН) КП

4.7. Загрузить схему исследования источника питания постоянного тока с компенсационным стабилизатором , показанную на рис. 5.4.

4.8. Снять внешнюю характеристику стабилизатора Uвых=f(Iн).

4.10. Вычислить значения Rвых и Кст.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Какую роль играет стабилитрон в схеме стабилизатора?

2. Объясните принцип работы параметрического и компенсационного стабилизатора.

3. Как будет изменяться напряжение на выходе компенсационного стабилизатора, если перемещать движок потенциометра Rп вниз (рис. 5.2)?

Читайте также:  Автоматический стабилизатор напряжения однофазный асн 1500

4. Каково назначение транзистора VT2?

5. Как можно добиться меньшего угла наклона внешней характеристики источника питания?

Источник



Исследование линейного стабилизатора напряжения на транзисторах

Схема компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах. Определение коэффициентов пульсации, фильтрации и стабилизации. Построение зависимости выходного напряжения от сопротивления нагрузки. График напряжения на входе и выходе стабилитрона.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 11.01.2015
Размер файла 542,2 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Уральский государственный университет путей сообщения

Кафедра «Автоматика телемеханика и связь на железнодорожном транспорте»

Лабораторная работа № 5

по дисциплине «Источники электрического питания»

на тему: «Исследование линейного стабилизатора напряжения на транзисторах»

Проверил преподаватель Сисин. В.А.

Выполнил студент гр. СОа 421 Калугин С.Ю.

Цель работы: Изучить принцип действия и исследовать основные характеристики линейного транзисторного стабилизатора напряжения.

Порядок выполнения работы: Изобразим схему компенсационного стабилизатора напряжения на транзисторах (рис.1).

Рисунок 1. ЛСН на транзисторах

стабилизатор напряжение транзистор

Снимем зависимость напряжения тока на нагрузке от величины входного напряжения для постоянного сопротивления нагрузки. Тумблер Б10S установлен в положение 2 (Rн =510 Ом). Установим напряжение на нагрузке равное 10 В. Полученные данные занесём в таблицу 1.

По полученным данным построим зависимости Uo=f(Uoвх) и Io=f(Uoвх) при Rн=const.

Рисунок 1. Зависимости Uo=f(Uoвх)

Рисунок 2. Зависимость Io=f(Uoвх)

Подсчитаем коэффициент пульсации, фильтрации и стабилизации.

Снимем внешнюю характеристику стабилитрона при изменении сопротивления нагрузки. Полученные значения занесём в таблицу 2.

По полученным данным построим характеристики.

Рисунок 3. Зависимость выходного напряжения от сопротивления нагрузки

Рисунок 4. Зависимость выходного тока от сопротивления нагрузки

Осциллограмма напряжений на входе и выходе стабилизатора.

Читайте также:  Схема индикатора максимального напряжения

Рисунок 5. напряжение на входе стабилитрона

Рисунок 6. напряжение на выходе стабилитрона

Рисунок 7. напряжение в момент срыва при 15 В на входе

Вывод: стабилитрон стабилизирует напряжение в заданных параметрах при изменении входного напряжения. Но при уменьшении входного напряжения стабилизации уже не наблюдается. Срыв наблюдается при входном напряжении равным 13 В.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Определение сопротивления ограничивающего резистора. Расчет максимального тока через стабилитрон. Вычисление мощности, выделяемой на резисторе. Определение изменения напряжения стабилитрона в заданном диапазоне температур. Схема включения стабилитрона.

контрольная работа [43,4 K], добавлен 19.06.2015

Анализ динамических свойств процесса стабилизации. Выбор и обоснование параметров регулирующего органа. Разработка функциональной схемы регулятора-стабилизатора переменного напряжения трехфазной сети. Разработка программы расчета регулирующего органа.

дипломная работа [1,4 M], добавлен 16.07.2015

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. Разработка импульсного стабилизатора напряжения понижающего типа и его принципиальной схемы. Расчет силовой части, коэффициента полезного действия. Структура блока управления, требования к его узлам.

курсовая работа [74,9 K], добавлен 29.09.2011

Расчет напряжения на переходе при прямом включении при заданном прямом токе. Влияние температуры на прямое напряжение. Сопротивление диода постоянному току. Вольт-амперная характеристика диода. Параметры стабилизатора напряжения на основе стабилитрона.

контрольная работа [219,8 K], добавлен 14.01.2014

Формирование двух различных схем включения стабилитрона, направления их исследования и взаимодействия элементов. Зависимость тока стабилитрона от его напряжения полярность при изменении напряжения питания исследуемой схемы переменных резистором.

лабораторная работа [172,8 K], добавлен 07.10.2013

Разложение периодической функции входного напряжения в ряд Фурье. Расчет гармонических составляющих токов при действии на входе цепи напряжения из 10 составляющих. Построение графика изменения входного напряжения и тока в течение одного периода в 1 ветви.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 10.04.2014

Расчет тока в индуктивности и напряжения на конденсаторе до коммутации по схеме электрической цепи. Подсчет реактивного сопротивления индуктивности и емкости. Вычисление операторного напряжения на емкости с применением линейного преобразования Лапласа.

контрольная работа [557,0 K], добавлен 03.12.2011

Источник