ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ НАПІВПРОВІДНИКОВОГО СТАБІЛІЗАТОРА НАПРУГИ

Мета роботи: вивчення схем напівпровідникових стабілізаторів напруги.

Знати: будову, принцип дії схем напівпровідникових стабілізаторів напруги.

Вміти: дослідним шляхом визначати характеристики напівпровідникових стабілізаторів напруги.

Обладнання: стабілізатор напруги, вольтметри, резистор змінного опору.

КОРОТКІ ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ

Стабілізатором напруги (струму) називають пристрій, який автоматично з необхідною точністю підтримує напругу (струм) на навантаженні при зміні дестабілізуючих факторів в певних межах.

Незважаючи на застосування згладжуючих фільтрів, напруга на опорі навантаження випрямляча може змінюватися. Для отримання необхідної величини постійної напруги на опорі навантаження застосовуються стабілізатори напруги. У залежності від місця їх включення в схему розрізнюють стабілізатори напруги постійного і змінного струму. У першому випадку стабілізатор включають між випрямлячем і навантажувальним опором, в другому випадку - між джерелом змінного струму і випрямлячем. Існують два принципово різних методи стабілізації напруги: параметричний і компенсаційний.

У параметричних стабілізаторах використовуються елементи з нелінійною залежністю між струмом і напругою (з нелінійною вольт-амперною характеристикою). Принцип дії параметричних стабілізаторів заснований на зміні опору (або інших параметрів) нелінійних елементів, що входять в їх схему, при зміні прикладеної до них напруги або струму. Внаслідок перерозподілу струмів і напруг між окремими елементами схеми досягається стабілізація вихідної напруги або струму.

У параметричних стабілізаторах можуть використовуватися кремнієві стабілітрони, варистори, терморезистори і деякі інші прилади.

У компенсаційних стабілізаторах проводиться порівняння фактичної величини вихідної напруги з її заданою величиною і в залежності від величини і знаку відмінності між ними автоматично здійснюється коректуючий вплив на елементи стабілізатора, направлений на зменшення цієї відмінності. Схеми компенсаційних стабілізаторів постійної напруги бувають послідовного і паралельного типів (рис. 1 ). Основними елементами таких стабілізаторів є:

джерело опорної (еталонної) напруги (Э);

порівнюючий і підсилювальний елемент (СУ);

регулюючий елемент (Р).

У стабілізаторах послідовного типу (рис. 1, а) регулюючий елемент включений послідовно з джерелом вхідної напруги Uвхі навантаженням R_H. Якщо по яких-небудь причинах (наприклад, через нестабільність Uвхабо при зміні R_H) напруга на виході Uвихвідхилилося від свого номінального значення, то різниця еталонної і вихідної напруги змінюється, посилюється і впливає на регулюючий елемент. При цьому опір регулюючого елемента автоматично змінюється і напруга Uвх розподіляється між Р і R_H таким чином, щоб компенсувати зміни напруги, що відбулися на навантаженні.

У схемі паралельного стабілізатора компенсаційного типу (мал. 1, б) при відхиленні напруги на виході від номінальної виділяється сигнал, рівний різниці еталонної і вихідної напруги, посилюється елементом СУ і впливає на регулюючий елемент Р, включений паралельно навантаженню. Струм регулюючого елемента Ірзмінюється. Тому на баластному опорі Rб, включеному послідовно з R_H, змінюється падіння напруги, а напруга на виході залишиться стабільною.

Відмінність приведених схем полягає в у слідуючому. У послідовних стабілізаторах напруга на регулюючому елементі зростає при збільшенні напруги на навантаженні, а струм приблизно рівний струму навантаження. У паралельних стабілізаторах напруга на регулюючому елементі не залежить від вхідної напруги, а струм знаходиться в прямій залежності від напруги на навантаженні. Стабілізатори паралельного типу мають невисокий к. п. д. і застосовуються порівняльне рідко. Для стабілізації підвищених напруг і струмів, а також при змінних навантаженнях звичайно застосовуються стабілізатори напруги послідовного типу. Їх недоліком є те, що при короткому замиканні на виході до регулюючого елемента буде прикладена вся вхідна напруга. Цю обставину необхідно враховувати при експлуатації стабілізатора.

Основні параметри стабілізаторів.

Основними параметрами, що характеризують стабілізатор, є:

1. Коефіцієнт стабілізації - відношення відносної зміни напруги (струму) на вході до відносної зміни напруги (струму) на виході стабілізатора (при постійному опорі навантаження).

Коефіцієнти стабілізації по напрузі і струму рівні:

, .

де та - номінальні напруги на вході і виході стабілізатора; та - зміни напруг на вході і виході стабілізатора; - номінальний струм на виході стабілізатора; - відхилення вихідного струму стабілізатора від номінального значення. Коефіцієнти стабілізації служать основними критеріями для вибору раціональної схеми стабілізатора і оцінки її параметрів.

2. Вихідний опір, що характеризує зміну вихідної напруги зміні струму навантаження і незмінній вхідній напрузі, , при

Бажано, щоб було невеликої величини. При цьому зменшується загальний внутрішній опір блоку живлення, що приводить до зменшення падіння напруги на ньому і сприяє підвищенню стійкості роботи багатокаскадних схем, що живляться від загального джерела.

3. Коефіцієнт корисної дії рівний відношенню потужності в навантаженні до номінальної вхідної потужності: .

4. Дрейф (допустима нестабільність) вихідної напруги. Часовий і температурний дрейф характеризується величиною відносної або абсолютної зміни вихідної напруги за певний проміжок часу або в певному інтервалі температур.

САМОСТІЙНА ПІДГОТОВКА ДО ВИКОНАННЯ

ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ.

1. Записати до протоколу паспортні дані приладів.

2. Дайте письмову відповідь на одне із запитань (згідно варіанту).

ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ.

Зібрати схему (рис. 2).

Рис. 2. Схема для дослідження стабілізатора напруги.

2. Після перевірки схему випробують, підключаючи стабілізатор до джерела постійної напруги U . Збільшуючи вхідну напругу Uвх, стежать за змінами струму і напруги навантаження. У правильно зібраному стабілізаторі вихідна напруга Uвих і струм навантаження Івих повинні плавно збільшуватися до свого номінального значення. При подальшому збільшенні вхідної напруги ці величини не повинні змінюватися.

3. Зняти характеристику при .

Для зняття цієї характеристики змінюють напругу на вході стабілізатора в певних межах (за вказівкою викладача 8-10 вимірів). Опір навантаження при цьому залишають незмінним. Слід мати на увазі, що при нормальній роботі стабілізатора напруга на виході буде змінюватись у незначних межах при значній зміні її на вході, тому треба уважно слідкувати за даними вольтметра на виході стабілізатора. Дані заносять до таблиці 1.

4. Визначення коефіцієнта стабілізації К_ст.

Для визначення цього коефіцієнта змініть вхідну напругу на , рівне . Зніміть при цьому зміну вихідної напруги . Результати досліджень занесіть до таблиці 2.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ.

1. Накресліть схеми стабілізаторів напруги компенсаційного типу та поясніть призначення елементів, які входять до схем.

2. Який тип напівпровідникових діодів і чому можна використовувати у якості джерела опорної напруги?

3. Які вимоги до регулювальних транзисторів, які використовуються в схемах стабілізаторів напруги?

4. Накресліть схему та поясніть принцип роботи однокаскадного стабілізатора напруги.

5. Наведіть приклади транзисторів, які можуть використовуватись в якості регулювальних.

6. Накресліть схему та поясніть принцип роботи стабілізатора напруги з підсилювачем.

7. Які вимоги до транзисторів, які використовуються в схемах стабілізаторів напруги в якості підсилювальних?

8. Вкажіть сфери застосування транзисторних стабілізаторів напруги.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 Следующая ⇒