Стабилизаторы постоянного напряжения непрерывного действия.

Лабораторная работа №2.

Стабилизаторы постоянного напряжения непрерывного действия.

 

Цели работы:

1. Изучение основных схем стабилизаторов постоянного напряжения непрерывного действия.
2. Знакомство с возможностями программы NI Multisim™ 10 для исследования процессов в электронных схемах.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1.1.Основные положения.

• Напряжение первичных источников питания может быть по различным причинам нестабильным. Основные из них: перепад напряжения питающей сети, разряд батарей питания, изменения температуры, тока нагрузки. Если эта нестабильность приводит к выходу напряжения за допустимые пределы, применяют стабилизаторы напряжения.
• Простейший параметрический стабилизатор постоянного напряжения можно составить из резистора и полупроводникового стабилитрона.
• Стабилитроны – это вид полупроводниковых диодов, работающих на обратной ветви вольтамперной характеристики. Они подключаются к источнику напряжения в обратном направлении, т.е. катод к плюсу, а анод – к минусу (существуют также двухсторонние стабилитроны, для которых нет необходимости соблюдать это условие). Работа стабилитронов основана на эффекте Зенера: управляемом пробое полупроводника сильным обратным полем, не приводящим к его тепловому разрушению. В англоязычной литературе такие диоды называют зенеровскими диодами (Zener Diode).
• Если простейшая схема параметрического стабилизатора не позволяет получить требуемую степень стабилизации, используют более сложные схемы с применением транзисторов и интегральных схем. Наилучшие результаты достигаются применением компенсационных схем. Существует большой выбор стабилизаторов напряжения, выполненных в виде интегральных схем, включающих все необходимые компоненты.
•  Эффективность работы стабилизатора напряжения можно оценить следующими наиболее важными параметрами:

       – коэффициентом стабилизации по входному напряжению Kст:

 

Kст = при токе нагрузки Iвых=const;

 

       – выходным сопротивлением стабилизатора напряжения Rвых:

 

Rвых =  при входном напряжении Uвх=const;

 

где Uвх и Uвых – входное и выходное напряжение, ΔUвх и ΔUвых – относительные изменения соответственно входного и выходного напряжений стабилизатора; ΔIвых–изменение тока нагрузки стабилизатора.

– коэффициентом полезного действия.

Коэффициент стабилизации по входному напряжению характеризует стабильность выходного напряжения стабилизатора при изменении входного напряжения. Выходное сопротивление характеризует стабильность выходного напряжения стабилизатора при изменении тока нагрузки. Коэффициент полезного действия характеризует потери мощности. 

 

ОПИСАНИЕ РАБОТЫ

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

 

1. Схемы с обозначением всех элементов, указанием токов и напряжений.
2. Результаты исследований в виде таблиц и полученных графиков.
3. Сравнительный анализ результатов.

1. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Каково назначение электронных стабилизаторов напряжения?
2. Как устроен и как работает параметрический стабилизатор напряжения?
3. Поясните назначение элементов схемы компенсационного стабилизатора напряжения.
4. От каких параметров зависит коэффициент стабилизации?
5. Почему стабилизатор напряжения должен иметь малое выходное сопротивление?

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Гейтенко Е. Н., Источники вторичного электропитания. Схемотехника и расчет. Учебное по­собие. — М.: СОЛОН-ПРЕСС, 2008. — 448 с. (Серия - «Библиотека инже­нера»).
2. Джонс М.Х., Электроника – практический курс. М., «Техносфера», 2006 г.
3. Карлащук В.И., Электронная лаборатория на IBM PC. Программа Electronic Workbench и её применение. М., «Солон-Р», 1999 г.
4. Карпов В. И., Полупроводниковые компенсационные стабилизаторы напряжения и тока, изд. 2-е, переработанное и дополненное. М., «Энергия», 1967. 176 с. с илл. (Б-ка по автоматике. Вып. 257).
5. Китаев В.Е. и др., Электропитание устройств связи. М., «Связь», 1975 г.
6. Христич В.В. Лабораторный практикум по курсу “Электроника”. – Таганрог: Изд-во ТТИ, 2009. – 148 с.
7. Электротехника и электроника в экспериментах и упражнениях. Лаборатория на компьютере. В 2-х томах. Под редакцией профессора Д.И. Панфилова. М., Издательство МЭИ, 2004 г.

 

Лабораторная работа №2.

Стабилизаторы постоянного напряжения непрерывного действия.

 

Цели работы:

1. Изучение основных схем стабилизаторов постоянного напряжения непрерывного действия.
2. Знакомство с возможностями программы NI Multisim™ 10 для исследования процессов в электронных схемах.

 

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1.1.Основные положения.

• Напряжение первичных источников питания может быть по различным причинам нестабильным. Основные из них: перепад напряжения питающей сети, разряд батарей питания, изменения температуры, тока нагрузки. Если эта нестабильность приводит к выходу напряжения за допустимые пределы, применяют стабилизаторы напряжения.
• Простейший параметрический стабилизатор постоянного напряжения можно составить из резистора и полупроводникового стабилитрона.
• Стабилитроны – это вид полупроводниковых диодов, работающих на обратной ветви вольтамперной характеристики. Они подключаются к источнику напряжения в обратном направлении, т.е. катод к плюсу, а анод – к минусу (существуют также двухсторонние стабилитроны, для которых нет необходимости соблюдать это условие). Работа стабилитронов основана на эффекте Зенера: управляемом пробое полупроводника сильным обратным полем, не приводящим к его тепловому разрушению. В англоязычной литературе такие диоды называют зенеровскими диодами (Zener Diode).
• Если простейшая схема параметрического стабилизатора не позволяет получить требуемую степень стабилизации, используют более сложные схемы с применением транзисторов и интегральных схем. Наилучшие результаты достигаются применением компенсационных схем. Существует большой выбор стабилизаторов напряжения, выполненных в виде интегральных схем, включающих все необходимые компоненты.
•  Эффективность работы стабилизатора напряжения можно оценить следующими наиболее важными параметрами:

       – коэффициентом стабилизации по входному напряжению Kст:

 

Kст = при токе нагрузки Iвых=const;

 

       – выходным сопротивлением стабилизатора напряжения Rвых:

 

Rвых =  при входном напряжении Uвх=const;

 

где Uвх и Uвых – входное и выходное напряжение, ΔUвх и ΔUвых – относительные изменения соответственно входного и выходного напряжений стабилизатора; ΔIвых–изменение тока нагрузки стабилизатора.

– коэффициентом полезного действия.

Коэффициент стабилизации по входному напряжению характеризует стабильность выходного напряжения стабилизатора при изменении входного напряжения. Выходное сопротивление характеризует стабильность выходного напряжения стабилизатора при изменении тока нагрузки. Коэффициент полезного действия характеризует потери мощности.