Исследование регулятора напряжения инвертирующего типа

Схема инвертирующего импульсного регулятора напряжения (модель регулятора в формате EWB), представлена на рисунке 8.11. Она позволяет исследовать установившийся режим работы регулятора.

 

Рисунок 8.11 – Модель инвертирующего регулятора напряжения

(Файл ИРНинверт)

 

Схема содержит следующие элементы:

– источник входного напряжения постоянного тока U1;

– генератор прямоугольных сигналов 0,1 МГц, 10В (схема управления);

– силовая цепь: регулирующий транзистор VT1, обратный диод VD1:

– накопительная индуктивность – дроссель L1 и конденсатор фильтра C1;

– нагрузочный реостат RН;

– резисторы R3 и R4 предназначены для измерения тока ключа VT1 и тока диода VD1, соответственно;

– резистор R5 характеризует потери в дросселе L1 – r_L;

– переключатели S1, S2 обеспечивают соответственно просмотр напряжения на дросселе и тока ключа VT1, тока диода VD1 и напряжения на нагрузке;

– двухлучевой осциллограф и ампер – вольтметры.

Нагрузочный реостат RН управляется клавишей «R» (в латинском регистре) на 10% при каждом нажатии, для движения в противоположную сторону используется комбинация Shift+R.

Коммутация переключателей S1 и S2 выполняется нажатием клавиш «1 и 2». При левом положении S1 наблюдается форма тока через ключ VT1, при правом положении – форма напряжения на дросселе. При просмотре тока или напряжения необходимо изменять чувствительность осциллографа по каналу A (кнопки mV/div в зависимости от величины сигнала). Аналогично, при левом положении S2 наблюдается форма тока диода VD1, а при правом – форма напряжения на нагрузке. При просмотре тока или напряжения необходимо изменять чувствительность осциллографа по каналу В (кнопки mV/div в зависимости от величины сигнала).

Вольтметр U0 служит для измерения постоянной составляющей выходного напряжения регулятора (вольтметр должен иметь опцию DC, рисунок 8.12), а вольтметр U2- - действующего значения переменной составляющей (опция – AC).

 

Рисунок 8.12 – Окно вольтметра

 

1 Выпишите в соответствии со своим вариантом задания (номером бригады) исходные данные из таблицы 8.8. Установите уровень входного напряжения U1 и сопротивление нагрузки RH.

 

Таблица 8.8 – Варианты задания

 

Номер бригады
U1, В
RH, Ом

 

2 Установите S1 и S2 - в правое положение, реостат RH – 50%, коэффициент заполнения импульсов универсального генератора (Duty cycle) g = 60%. Внутреннее сопротивление амперметра I1 установите равным 0.1 Ом. Резистор R5 установите равным 0,05RH.

Установите параметры накопительной индуктивности L1 (дросселя) для этого откройте окно параметров. Установите индуктивность 100 мкГн в опции Value. Перейдите в опцию Fault и введите сопротивление утечки 10 кОм, как показано на рисунке 8.13.

 

 

Рисунок 8.13 - Окно параметров дросселя

 

Двойным щелчком по значку «осциллограф» откройте его. Установите удобную развертку: 5 µ S/div; Y/T; Auto; 10…50 V/div (в обоих каналах) и начальное смещение уровня сигнала Y position равное 0,00; входы каналов открытые (DC).

3 Переведите выключатель в правом верхнем углу экрана в положение «1». Дождитесь окончания переходных процессов по числовым показаниям приборов и выключите схему. Зарисуйте синхронные формы напряжения на дросселе и нагрузке и запишите показания всех приборов.

4 Переведите S1 и S2 в левое положение. Установите достаточную чувствительность в обоих каналах осциллографа. Переведите выключатель в

правом верхнем углу экрана в положение «1». Дождитесь окончания переходных процессов и выключите схему. Зарисуйте токи ключа VT1 и диода VD1.

5 Для снятия регулировочных характеристик подготовьте две таблицы 8.9.

Таблица 8.9 – Регулировочная характеристика

 

g, %
U0, В	x	x	x	x	x	x	x
I0, A	x	x	x	x	x	x	x
U0/U1	р	а	с	ч	е	т	ы
	р	а	с	ч	е	т	ы

 

Снимите регулировочные характеристики регулятора U₀/U₁=f(g)для двух значений коэффициента потерь и (коэффициент потерь ), при этом значения сопротивления нагрузки RH составляют 50% и 100%.

6 Постройте экспериментальные (f(g) = U0/U1 для и ) и теоретическую регулировочные характеристики на одном графике, сравните их и объясните расхождение.

7 Установите коэффициент заполнения импульсов универсального генератора (Duty cycle) g = 70%. Для снятия зависимостей характеристик регулятора от тока нагрузки подготовьте таблицу 8.10.

 

Таблица 8.10 - Зависимость характеристик регулятора от тока нагрузки

 

RН, %
I1, A	x	x	x	x	x	x
U0, В	x	x	x	x	x	x
I0, A	x	x	x	x	x	x
U2, B	x	x	x	x	x	x
KП2	р	а	с	ч	е	т
h, %	р	а	с	ч	е	т
s	р	а	с	ч	е	т

 

С помощью клавиши «R» изменяйте сопротивление RН от 100% до 10% (для движения в обратную сторону используйте комбинацию Shift + R), заполните таблицу. Включайте схему только на время измерений.

Коэффициент пульсаций на выходе равен - . Коэффициент потерь и КПД определяются выражениями, соответственно:

 

; .

После выполнения расчетов постройте зависимости U₀, K_П2 и h от тока нагрузки I₀.

8 Установите значение емкости C1 = 0,25 мкФ и повторите п. 7. Сравните графические зависимости U₀, K_П2 и h при двух значениях ёмкости фильтра и объясните их.

 

Результаты работы

 

Подготовьте отчет по лабораторной работе.

 

8.4.3.2 Контрольные вопросы

1 Приведите функциональную схему инвертирующего регулятора напряжения. Объясните назначение основных узлов регулятора напряжения и в чем состоит сущность термина инвертирующий?

2 На каких элементах выполняются инвертирующие регуляторы напряжения?

3 В чем достоинства импульсных регуляторов по сравнению с аналоговыми?

4 Чем ограничивается частота работы импульсного регулятора?

5 Назовите недостатки импульсных регуляторов.

6 Как на основе импульсного регулятора построить стабилизатор напряжения и стабилизатор тока?

 

 

Александр Михайлович Сажнёв

Лариса Геннадьевна Рогулина

Сергей Степанович Абрамов

 

 

 

Электропитание устройств и систем связи

 

Учебное пособие

Редактор: А.М. Михеенко

Корректор: Д.С.Шкитина

____________________________________________________________________

 

Подписано в печать 24.06.2008,

формат бумаги 60х84/16, отпечатано на ризографе, шрифт №10,

изд.л. 6,2, заказ № 58, тираж 300. СибГУТИ

630102, Новосибирск, ул. Кирова, 86