Однополупериодный выпрямитель с простым С-фильтром 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Однополупериодный выпрямитель с простым С-фильтром



 

Однополупериодный выпрямитель с простым С-фильтром (рис. 4.8) имеет круто падающую нагрузочную характеристику (зависимость выпрямленного напряжения от тока нагрузки) и значительный коэффициент пульсаций. Временная диаграмма однополупериодного выпрямителя с простым С-фильтром показана на рис. 4.9.

 

 

Рис. 4.8

 

Рис. 4.9

 

Разряд конденсатора фильтра определяется постоянной времени разряда

.

Коэффициент пульсаций вычисляется по формуле

.

Чем больше емкость конденсатора, тем меньше коэффициент пульсаций, но тем больше амплитуда зарядного тока через диод, а значит, и больше падение напряжения на выходном сопротивлении выпрямителя (рис. 4.9). В отсутствие нагрузки (на холостом ходу) напряжение на конденсаторе фильтра достигает . Такие выпрямители обычно применяются для построения вспомогательных (маломощных) источников питания.

 

Двухполупериодный выпрямитель с простым С-фильтром

Применение двухполупериодного выпрямителя с простым С-фильтром (рис. 4.10), вследствие удвоенной частоты пульсаций, позволяет уменьшить габариты сглаживающего фильтра. По сравнению с выпрямителем с выводом от средней точки, где обмотки трансформатора используются примерно на 35...40%, в мостовом выпрямителе обмотка работает оба полупериода, поэтому коэффициент ее использования достигает 80%. Кроме того, в нем можно использовать диоды с вдвое меньшим допустимым напряжением.

 

 

Рис. 4.10

 

Недостаток мостовой схемы – удвоение числа диодов по сравнению с выпрямителем с выводом от средней точки. Однако суммарное сопротивление постоянному току двух диодов и обмотки мостового выпрямителя чаще оказывается меньше сопротивления одного диода и обмотки выпрямителя с выводом от средней точки.

Временная диаграмма, иллюстрирующая работу однофазного мостового выпрямителя с емкостным фильтром, приведена на рис. 4.11.

 

Рис. 4.11

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Запустить программу MultiSym. Загрузить схему исследования <ЛР№4 1.msm>. Появится схема, имеющая следующий вид:

 

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

4.3. Зарисовать осциллограммы входного и выходного сигналов без емкостного фильтра и с емкостным фильтром.

4.4. Измерить коэффициент пульсаций и коэффициент сглаживания. Для измерения постоянной и переменной составляющих напряжения использовать мультиметр.

4.5. Снять внешнюю характеристику схемы U Н= f (I Н).

4.6. Исследовать работу приведенной схемы с Г-образным LC-фильтром, П-образным LC-фильтром.

4.7. Открыть файл <ЛР№4 2.msm>. Появится схема, имеющая следующий вид:

 

4.8. Повторите пункты 4.3. – 4.5. для схемы 4.7.

4.9. Собрать самостоятельно схему двухполупериодного выпрямителя с выводом от средней точки и исследовать ее.

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ

1. Объясните назначение выпрямителя.

2. Назовите основные характеристики выпрямителя.

3. Что такое коэффициент пульсаций и коэффициент сглаживания?

4. Какие недостатки и достоинства имеют однополупериодные схемы выпрямления?

5. Объясните влияние емкости конденсатора на коэффициент пульсаций в схеме однополупериодного выпрямителя.

6. Сравните двухполупериодные схемы выпрямления: мостовую и с выводом от средней точки.

7. Одинаковы ли частоты входного и выходного напряжений двухполупериодного выпрямителя?

8. Какая схема выпрямителя характеризуется наименьшей амплитудой пульсаций на выходе?

9. Объясните принцип действия сглаживающего С-фильтра.

10. Объясните принцип действия сглаживающего L-фильтра.

11. Объясните принцип действия сглаживающего LС-фильтра.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

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.

Рис. 5.1

 

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

U ВЫХ= U ВХR Б I.

При увеличении напряжения U ВХ, 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 R Н (напряжение U ВЫХ) 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.

Рис. 5.2

 

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

, (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 К СТ показывает в относительных единицах во сколько раз колебание выходного напряжения меньше колебаний входного напряжения при постоянном сопротивлении нагрузки:

при

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

, при .

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

4.1. Запустить программу MultiSym. Загрузить схему исследования

<ЛР№5 1.msm>. 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 U Н= f (U ВХ).

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

4.5. По данным измерений построить графики характеристик стабилизатора U Н= f (U ВХ) и U Н= f (I Н)

4.6. По характеристикам стабилизатора напряжения определить графоаналитическим методом коэффициент передачи напряжения К П = (U Н/ U ВХ) и коэффициент стабилизации К СТ = (D U ВХ/D U Н) К П

4.7. Загрузить схему исследования источника питания постоянного тока с компенсационным стабилизатором <ЛР№5 2.msm>, показанную на рис. 5.4.

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

4.9. Снять зависимость Uвых=f(Uвх).

4.10. Вычислить значения Rвых и Кст.

 

Рис. 5.3

 

Рис. 5.4

 

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)?

4. Каково назначение транзистора VT2?

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

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №6



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-19; просмотров: 247; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 100.28.2.72 (0.034 с.)