lr_metod_0511 (Методическое пособие №0511), страница 3

г Рис. 4.1. При тргггналнная электра чеякая симе лаоораториаго макета для иссгедоеаиия 'комненсацианного стабилизатора нанряясения яосоюянного тока с негуерывным регулированием Рабочая точка на коллекгорной характеристике регулирующего тшппистора находится на линейном участке.

По этой причине компенсационные стабилизаторы напряжения постоянного тока с непрерывным регулированием часто называют линейными стабилизаторами. В роли УПТ н схемы сравнения выступает дифференциальный усилительный каскад на транзисторах 172 и ЛЗ. Нагрузкой УПТ может быть линейный резистор ЮЗ (переключатель БА1 в положении 1) или нелинейный двухполюсник с большим динамическим сопротивлением (генератор стабильного тока) на транзисторе ГТ! (ЛА1 в положении 2). На один из входов дифференциального усилителя (база транзистора 172) подключен источник эталонного напряжения (г'й, реализованный параметрическим стабилизатором напряжения (стабнлитрон ЖЗ и галиций.резистор Я4).

На другой вход усилителя через резистнвный делитель Я11, Я12 и Я! 3 выходного напряжения !г'„подастся напряжение обратной связи б~, пропорциональное выходному напряжению Ц„т Щ, где р - коэффициент деления делителя. В лабораторном макете предусмотрена возможность построения стабилизатора и без УПТ. В этом случае переключателем ЮА2 база транзистора.

)гТ4 подключается не к коллекторной цепи транзистора кТЗ, л к стабилитрону Ю4. При этом резистор лЗ или генератор стабильного тока на транзисторе И"! (в зависимости от положения переключателя ЛА1) выполняют функции гасящего резистора параметрического стабилизатора напряжения на стабилнтроне Иг4. В линейном стабилизаторе установлена защита от перегрузки по току. Последовательно с„.нагрузкой г(„включен резистор л9 или, л1(г(в зависимости от пеюжения переключателя И4), который вьцюлняет Функции датчика тока нагрузки 1н. Когда ток нагрузки создает на резисторе Я9 илн л!О (ля= 2,4Ом, Яю= 3,3 Ом) падение напряжения, превышающее н)шряжение отпнра- ' 16 ния транзистора РТб (при замкнутом положении переключателя БАЗ вЂ” кнопка ЛАЗ не подсвечивается), транзистор РТб открывает- Увеличение коллекторного тока транзистора РТб приводит к уменьшению тока базы транзистора РТ4 и к увеличению сопротивления регулирующего транзистора РТ5.

А это означает возрастание падения напряжения ХХ„на регулирующем транзисторе. Следствием этого будет уменыпение выходного напряжения (Х„. Переключение резисторов л9, Я10 изменяет значение силы тока нагрузки 1„, при которой происходит срабатывание схемы защиты. Размыкание ключа ГАЗ (кнопка БАЗ подсвечивается) вводит в цепь "база — эмизтер" транзистора ИЪ падение напряжения на резисторе Я7, которое-пропорционально выходному напряжению 'У„. Это дополнительное напряжение увеличивает порог срабатывания защиты по току нагрузки. Для исследования явления температурного дрейфа выходного наприження У„при изменении температуры элементов схемы в макете предусмотрена возможность независимого нагрева корпусов транзисторов Р72 и Р73; Все переключения в схеме осуществляются встроенными коммутаторами (переключателями), расположенными Иа лицевой панели стенда.

Состояние коммутаторов визуализируется светодиодными индикаторами. Кроме того, на Лицевой панели расположены потенциометры, шззволяющие регулировать уровень входного напряжения ХХ, стабилизатора, силу тока токостабилизирующего двухполюсника и коэффициент передачи в цепи обратной евюи рассматриваемого стабилизатора напряжения. Наименования измеряемых мультиметром величин и их значения вьшодятся на жидкокристаллический дисплей, расположенный в правом верхнем углу передней панели. Под дисплеем расположены кнопки управления выводимой информацией. Для удобства работи1 в первой строке дисплея при установке но- 17 мера пункта программы работы (по данным методическим указаниям) выводится значение параметра, измеряемого в данном пункте работы. Ниже зоны управления дисплеем расположена зона индикации режима работы стабилизатора. 4.З.

Программа выполнения работы Ознакомьтесь с расположением органов управления лабораторного макета и включите его. Сопоставьте принципиальную электрическую схему, показанную на рис. 4.1, со схемой, имеющейся на макете. Номинальное значение входного напряжения ХХ„равно 10...12 В. 1 Исследование линейного стабилизатора наиряженил без УПТ и с линейным гасли1им Хбалластным) резистором Переключатели установить в следующие положения: Я1— 1, 5А2 — 2, ЛАЗ вЂ” 2 ("Вкл") (кнопка не подсвечена), ЛА4 — 2, Е 1. 1.1. Снять зависимость напряжения. У„на нагрузке Я„и напряжения (Хв на стабилитроне ИЭ4, силы тока базы Хв регулирующего транзистора ГТ4,г'Т5; силы тока Хо гасящего резистора ЯЗ и силы тока 1, „в стабилнтрона г214 Х, в — — Хо — 1» от напряжения (Х на входе стабилизатора: 1з'„= Х ( ХХ У~=1ХХХ ), Х =ЛХХ ), Х =И0 ) Х ~=А(1 ).

Входное напряжение ХХ изменять в диапазоне 9...1б В. Построить графики полученных экспериментальных данных. Вычислить сопротивление, Лз гасящего резистора ЯЗ: Яз — — 1 11,, . —1Хв) (Хо СопРотивленде нагРУзки Я„в пРоцессе эксперимента поддерживатьиеизменным (положение б или 7). По графикам определить диапазон изменения входного напряжения (Хе, стабилизатора, в пределах которого наблюдается эффект стабилизации напряжений ХХв и У„ По полученным в эксперименте данным для линейного стабилизатора и параметрического стабилизатора напряжения 18 ЯЗ И)4 рассчитать коэффициент стабилизации К„выходного напряжения по входному.

Для выполнения п.1.2 установить входное налряжение ХХ „в диапазоне 10,. 12 В. 1.2. Снять зависимости напряжений (Х„, ХХ» и токов 1в, Хс и 1 е от тока нагрузки 1„, изменяемого переключением сопротивления нагрузки Я„. Входное напряжение ХХ„стабилизатора прн этом не изменять. Построить графики полученных экспериментальных дан- Х'л =Х(1».), (Хв =ЙХл)» .Хв =ХГХлЛ 1с =Х( н.) Х, = Х"(1„1. По данным эксперимента вычислить внутреннее сопротивление Я; линейного стабилизатора и параметрического стабилизатора напряжения ЯЗ Ю4.

2. Исследование линейного стабилизатора напряжения без УПТ и с нелинейным гасящим резистором Переключатели установить в следующие положения: ЛА1— 2, ВА2 — 2, ЛАЗ вЂ” 2 ("'Вкл") (кнопка не подсвечена), ЛА4 — 2, Е 1. Потенциометром В2 установить ток 1с близким к значению, полученному в п.1.2 при номинальном токе нагрузки (положение 6 переключателя 1|„). В случае, если это невозможно выполнить, то установить минимальное значение Хс. Повторить пп.1.1 и 1.2 исследований.

По данным экспериментов построить вольтамперную характерно|яку нелинейного токоетабнлнзирукицего двухпапосннка: 1с = Х(ХХ -ХХе,1. Вычислить динамическое (внутреннее) сопротивление Яв нелинейного двухполюсника. З.Исследование линейного сзпобилизатора напряжения с ИХТ в цели обратной связи и линеинои нагрузкой ИХТ Переключатели установить в следующие положения: 541— 1, 542-1, ЛАЗ-2 ("Вкл") (кнопка не подсвечена), ЛА4-2, Е,„ — 2.

Потенциометром И 2 установить выходное напряжение У„ стабилизатора в диапазоне 5...6 В. Если зто невозможно выполнить, то использовать значение выходного напрюкення (Х„прн максимальном напряжении ХХ, обратной связи. 3.1. Сюпв зависимости напряжения У„на нагрузке Я„, силы тока базы Хе регулирующего транзистора РТ4,РТ5, силы тока Хс гасящего резистора РЗ и силы коллекторного тока Х„.ггз транзистора ЛЗ 1',зтз =1с-Хя от напряжения (Х на входе стабилизатора: У„= Х(ХХ,),,Хв = 1((Х 1, Х = Х(У,) и 1, ггз = Х((1,„1.

Входное напряжение ХХ„изменять в диапазоне 9...16 В. Сопротивление нагрузки Я„в процессе эксперимента поддерживать постоянным (поло|кение 5 или 6). Построить графики полу|и|нных экспериментальных даны'- ХХ. =ЛХХ~.)| Хема( Л Хс=л(Х ~ и Х... з —— 1'(ХХ ), а также зависимость КПД Я от напряжения 11 ., то есть т1 = Х(ХХ„„) и результаты нх аппроксимации. При вычислении КЦЦ считать входной ток. стабилизатора равным выходному. По полученным в эксперименте" данным рассчитать коэффициент стабилизации К„выходного напряжения по входному.

Для выполнения п.3.2 устаиовит» входное напряжение (Х в диапазоне 10...12 В. 3.2. Сн|пь зависиыоети выходного напряжения У„и токов 1в, Хс и Х„|тз от тока нагрузки 1„, изменяемого переключением сопротивления нагрузки 14„: Входное напряжение (Х стабилизатора при этом не изменять и поддерживать постоянным в диапазоне 10...12 В. 2О Построить графики полученных экспериментальных дан()н =у(лн)~ ()б =у(лн) лб =Х(Тн)~ го =у(лн) 1, ьтз = у (Х„), а также зависимость КПД з) от тока нагрузки з„„ то есть з) = ) (ун) и результаты их аппроксимации. По данным эксперимента вычислить внутреннее сопротивление Я, линейного стабилизатора напряжения.

4.Исследование линейного стабилизатора напряжения с, УПТ в цепи обратной связи и с токостабилизирующим двухполюсником в цепи на'рузки УДТ Переключатели установить в следующие положения: БА!в 2,.И2 — 1, 5АЗ -2 ("Вкл") (кнопка не подсвечена), 5А4-2, Е, — 2. Потенциометром 112 установить ток То близким к значению, полученному в п.3.2, при номинальном токе нагрузки (положение б переключателя Ян). Если это невозможно выполнить, то установить минимальное. значение зкжа 1о. . Повторить эксперимент, вписанный в ппЗ.1 и 3.2.

5,Исследование схемы защиты стабилизатора Переключатели установить в следующие положения: о.4!в произвольное, ЗА2 — 1, Е„„— 2. Потенциометром й12 получить максимальное значение выходного напряжения сУ„. Снять нагрузочные харщггеристики стабилизатора и построить графики для следующих вариантов схемы защиты: -высокое сопрбтивление датчика тока (резистор 1110) и отсутствие, связи по напряжению (переключатели 5АЗ вЂ” 2 ("Вкл") (кнопка не подсвечена), 544 в положении 1); -щгзкое сопротивление датчика тока (резистор л19) и отсутствие связи по напряжению (переключатели 5АЗ вЂ” 2 ("Вкл") (кнопка не подсвечена), о.44 в положении 2); — низкое сопротивление датчика тока (резистор л9) и наличие связи по напряжению (переключатели 5АЗ вЂ” 1 ("Выкл") (кнопка подсвечена), 5А4 в положении 2). 21 Примечоние11ри недостатке времени, отводимого ие леборлториую рлботу, можно ограничиться выполнением одного из ивжеприведеииых заданий, определяемых преподавателем.