Функциональная схема исследуемого регулятора

Функциональная схема импульсного регулятора постоянного напряжения понижающего типа изображена на съемном планшете (рис. 4).

В состав силовой части регулятора входят:

- силовой ключевой элемент (IGBT-транзистор VT 1),

- обратный диод VD 1,

- сглаживающий дроссель L 1,

- источник входного постоянного напряжения U _вх.

Рис. 4. Планшет «Понижающий регулятор постоянного напряжения»

 

Управление силовым транзистором осуществляется сигналами, поступающими с выходного каскада Др (драйвера) системы управления. Импульсы управления на вход драйвера подаются с выхода широтно-импульсного модулятора (ШИМ) содержащего генератор пилообразного напряжения ГПН и компаратор DA 1. На один вход компаратора DA 1с выхода ГПН подаётся пилообразное напряжение, а на другой вход опорное напряжение U _оп с потенциометра R 1. Среднее значение напряжения на нагрузке зависит от длительности t _и включённого состояния силового транзистора VT1. Теоретическая регулировочная характеристика идеального понижающего регулятора постоянного напряжения, устанавливающая зависимость между U _вх, U _вых и коэффициентом γ, определяется уравнением

U _вых = γ ∙ U _вх.,

где g - коэффициент заполнения, g=t_и/T_гпн,

  t_и- длительность управляющих импульсов.

Регулирование длительности t _и осуществляется широтно–импульсным модулятором изменением напряжения U _рег. Изменяя величину U _рег от нулевого значения до U _гпн.м можно регулировать длительность импульсов и коэффициент заполнения g от нуля до g =1.

Частота переключения силового транзистора (частота преобразования) f _пр определяется частотой ГПН.

ШИМ выполнен на базе специализированного ШИМ-контроллера  TL -494 (рис. 5). Частота ГПН определяется параметрами времязадающей цепочки (R 3, R 4, C 6). Регулирование длительности импульсов осуществляется потенциометром R 10.

Рис. 5. Принципиальная схема понижающего регулятора

Подготовка к работе

3.1. Изучить по конспекту лекций и литературе [1] следующие вопросы:

а) принцип широтно-импульсного регулирования постоянного напряжения;

б) принцип работы и назначение элементов принципиальной схемы исследуемого регулятора напряжения;

в) регулировочные характеристики широтно-импульсного регулятора постоянного напряжения

3.2. Построить теоретическую зависимость среднего значения напряжения на выходе регулятора от управляющего напряжения:

U _н = f (U _рег)

3.3.Подготовить тетрадь для выполнения лабораторной работы и оформления отчета.

 

Программа работы

1. На передней панели стенда установить планшет с изображением исследуемой схемы «Понижающий регулятор постоянного напряжения» (рисунок 6.1).

2. Подсоединить к выходу регулятора активную нагрузку. Подать на вход регулятора постоянное напряжение U _вх=24В. Замерить величину напряжения U_REF встроенного источника опорного напряжения ШИМ-контроллера (вывод 14).

3. Подать на вход ШИМ регулирующее напряжение U _рег. Изменяя напряжение U _рег проверить возможность регулирования длительности управляющих импульсов на выходе ШИМ (КТ5).

4. При помощи времязадающего резистора установить минимальную частоту преобразования. Зарисовать осциллограммы напряжений в контрольных точках регулятора (КТ5, КТ6, КТ7), при заданном значении коэффициента скважности управляющих импульсов g (задается преподавателем). Замерить температуру корпуса силового транзистора.

5. Установить максимальную частоту преобразования. Отметить изменение температуры корпуса силового транзистора.

6. Подсоединить вольтметр к выходу регулятора. Изменяя значение U _рег снять регулировочную характеристику регулятора U _Н= f (g). Длительность импульсов контролируется осциллографом.

7. Построить экспериментальную регулировочную характеристику совместно с теоретической характеристикой, рассчитанной при подготовке к работе.

8. Выполнить исследования по п.5 для повышенной частоты преобразования. Отметить изменение температуры корпуса силового транзистора.

9. Проанализировать и объяснить полученные результаты. Сделать выводы по работе.

    Контрольные вопросы

    1.Объяснить принцип широтно-импульсного регулирования постоянного напряжения.

    2. Объяснить принцип работы исследуемого регулятора напряжения и назначение отдельных элементов и узлов принципиальной схемы.

         3.Объяснить регулировочную характеристику регулятора.

    5. Чем определяются параметры регулятора: частота коммутации, диапазон изменения напряжения на нагрузке, коэффициент пульсаций напряжения на нагрузке?