Лабораторная работа 4

ИССЛЕДОВАНИЕ ЛИНЕЙНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ       

ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

Закрепить знания принципов работы и рабочих свойств линейных стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным режимом работы регулирующего элемента.

Освоить методику экспериментального определения значений показателей качества компенсационных стабилизаторов постоянного напряжения с непрерывным регулированием и оценить достоинства и недостатки каждого из стабилизаторов путем сравнения численных значений показателей качества.

Описание лабораторного макета стабилизатора и указания

По проведению экспериментальных исследований

 

Экспериментальные исследования проводятся на макетах, смонтированных и установленных в рабочем отсеке лабораторной установки.

Для проведения исследований на вход исследуемой схемы стабилизатора подается напряжение от встроенного источника постоянного нестабилизированного напряжения. Это напряжение регулируется в пределах от 5 до 20 В. Источник имеет защиту от кратковременной перегрузки по току нагрузки. При перегрузке начинает мигать светодиод «Перегрузка». Входное напряжение и потребляемый ток контролируются с помощью PV1 и PA1 лабораторной установки. Значение тока нагрузки устанавливается путем изменения сопротивления блока нагрузок (правая панель лабораторной установки, ручка переключателя «R_н грубо» и ручка переменного резистора «R_н точно»). Примерные пределы изменения R_н: от 1300 Ом в положении «1» до 17 ОМ в положении «11» переключателя «R_н грубо».Вположении «Х.Х.» R_н= ∞. Напряжение на нагрузке (выходное напряжение) контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром PA2.

 

Введение

 

При оценке качества функционирования стабилизаторов напряжения необходимо определить численные значения его основных показателей качества:

- коэффициент стабилизации К_ст;

- относительной нестабильности выходного напряжения d U,%;

- выходного сопротивления R_вых;

- коэффициента полезного действия h.

Коэффициент стабилизации выходного напряжения стабилизатора определяется при постоянном значении сопротивления нагрузки R_н (R_н =
= const) в соответствии с соотношением:

(4.1)       

Номинальное значение входного напряжения U _{вх ном}, выходного напряжения U _{вых ном}, измеряются вольтметрами РV1 и РV2, установленным на приборной панели установки.

Значение динамического выходного сопротивления стабилизатора R_вых дин определяется при постоянной величине входного напряжения U _вх –const (т.е.∆ U _вх = 0)

,(4.2)

где ∆ U _вых – отклонение выходного напряжения стабилизатора от его номинального значения, соответствующее изменению тока нагрузки на величину ∆ I _н (∆ I _н = I _{н ном} – I _{н min}).

Потери мощности в элементах стабилизатора оцениваются его коэффициентом полезного действия h:

.                                             (4.3)       

Для стабилизатора постоянного напряжения с непрерывным регулированием (НСН) величина КПД может быть оценена приближенным соотношением

. (4.4)     

Соотношение справедливо при допущении, что I _н» I _вх,что в стабилизаторах постоянного напряжения с последовательным включением регулирующего транзистора и нагрузки практически всегда выполняется. Следует отметить, что чем больше величина тока нагрузки стабилизатора (т.е., чем больше его выходная мощность), тем более точно выполняется соотношение (5.4).

 

Экспериментальное исследование стабилизатора постоянногонапряжения на интегральной микросхеме КР142ЕН8Б (рис. 4.1)

 

Рис. 4.1. Схема соединений коммутационными шнурами элементов установки

для исследования стабилизатора на интегральной микросхеме КР142ЕН8Б

· Установить переключатель «R_н грубо» в положение «2», а ручку переменного резистора «R_н точно» – в среднее положение.

· Включить питание установки.

· Включить источник постоянного напряжения.

1. Определение коэффициента стабилизации К_СТ

· Установить переключатель «R_н грубо» в положение «2», а ручку переменного резистора «R_н точно» – в среднее положение.

· Установить значения входного напряжения U _вх согласно табл.4.1.

· В процессе измерений ручкой «R_н точно» поддерживать неизменной величину тока нагрузки I _н.

· Результаты измерений и вычислений свести в табл.4.1.

· Вычисления произвести, пользуясь данными таблицы Х.Х. при
U _вх = 15 В по формуле(4.1).

Таблица 4.1

Определение коэффициента стабилизации К_ст

 

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений			Кст
U вх, В	PV1	15,0	16,0	17,0
U н, В	PV2
I н, А	PA2

Примечание. В качестве U _вх и U _н берутся значения 4-го столбца табл.4.1.

 

2. Определение выходного сопротивления R_вых

· Установить U _вх = 15 В.

· Измерить U _н и I _н при среднем значении сопротивления нагрузки R_Н (переключатель «R_н грубо» в положение «2», ручка «R_н точно» – в среднее положение), поддерживая постоянство напряжения на входе (U _вх = 15 В).

· Перевести переключатель «R_н грубо» в положение «5»и измерить U _н и I _н в этом положении переключателя.

· Результаты измерений свести в табл.4.2.

· Вычисления произвести, пользуясь данными таблицы 4.4 при
U _вх = 15 В по формуле (4.2).

Таблица 4.2

Определение выходного сопротивления R_вых

 

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений		Rвых, Ом
		П «2»	П «5»
U н, В	PV1
∆ U н, В
I н, мА	PA1
∆ I н, мА

Определение КПД

· Вычисления произвести, пользуясь данными табл.5.2 при U _вх = 15 В по формуле (4.4).

Экспериментальное исследование транзисторного компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием (рис. 4.2)

· Установить переключатель «R_н грубо» в положение «2», а ручку переменного резистора «R_н точно» – в среднее положение.

· Включить питание установки.

· Включить источник постоянного напряжения.

 

Рис. 4.2. Схема соединений коммутационными шнурами элементов установки

для исследования компенсационного стабилизатора с непрерывным регулированием

 

1.Определение коэффициента стабилизацииК_ст

· Установить переключатель «R_н грубо» в положение «2», а ручку переменного резистора «R_н точно» – в среднее положение.

· Установить значения входного напряжения U _вх согласно табл.4.3.

· В процессе измерений ручкой «R_н точно» поддерживать неизменной величину тока нагрузки I _н.

· Результаты измерений и вычислений свести в табл.4.3

·Вычисления произвести, пользуясь данными табл.4.4 при U _вх=13В по формуле (4.3).

Таблица 4.3

Определение коэффициента стабилизации К_ст

 

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений			Кст
U вх, В	PV1	12,0	13,0	14,0
U н, В	PV2
I н, А	PA2

Примечание. В качестве U _вх и U _н берутся значения 4-го столбца табл.4.1.

 

2.Определение выходного сопротивления R_вых

· Установить U _вх = 13 В.

· Измерить U _н и I _н при среднем значении сопротивления нагрузки R_н (переключатель «R_н грубо» в положение «2», ручка «R_н точно» – в среднее положение), поддерживая постоянство напряжения на входе (U _вх = 13 В).

· Перевести переключатель «R_н грубо» в положение «5»и измерить U _н и I _н в этом положении переключателя.

· Результаты измерений свести в табл.4.4

· Вычисления произвести, пользуясь данными табл.5.4при U _вх = 13 В по формуле (4.3).

Таблица 4.4

Определение выходного сопротивления R_вых

 

Измеряемый параметр	Прибор	Результаты измерений		Rвых, Ом
		П «2»	П «5»
U н, В	PV1
∆ U н, В
I н, мА	PA1
∆ I н, мА

 

Определение КПД

· Вычисления произвести, пользуясь данными табл. 5.4при U _вх = 13 В по формуле (4.4).

                                                                Таблица 4.5

Показатели качества исследуемых схем стабилизаторов

 

Тип стабилизатора	Коэффициент стабилизации Кст	Выходное сопротивление Rвых, Ом	КПД
На ИМС Р142ЕН8Б
Транзисторный, с непрерывным регулированием

 

По результатам проведенного эксперимента сделать выводы.

 

 

Лабораторная работа5