Исследование полупроводниковых параметрических и компенсационных стабилизаторов напряжения.
Цель работы: исследовать работу стабилизаторов напряжения. Получить практические навыки определения основных параметров стабилизатора по экспериментальным данным.
Краткие теоретические сведения.
Параметрические стабилизаторы – устройства, использующие постоянство напряжения некоторых видов приборов с нелинейными элементами, параметры которых с изменением напряжения (тока) изменяются таким образом, что напряжение (ток) потребителя остается почти неизменным по величине (рис. 7.1).
Расчет параметрического стабилизатора сводится к выбору типа стабилитрона и обеспечение условий его работы, при которых ток стабилитрона не должен выходить за пределы рабочего участка.
Компенсационные стабилизаторы – устройства с автоматическим регулированием напряжения (тока), подводимого к нагрузке. Принцип работы основан на том, что изменение напряжения на нагрузке передается на регулирующий элемент (транзистор), препятствующий изменению напряжения. Регулирующий элемент может быть включен либо параллельно нагрузке, либо последовательно с ней.
В компенсационном стабилизаторе последовательного типа (рис. 7.2) регулирующим элементом служит транзистор V5, усилителем постоянного тока – транзистор V6. Источник опорного напряжения – стабилитрон V7.
Резистор R1 используется для вывода стабилитрона V7 на рабочий участок характеристики при малом токе транзистора V6. Силовая цепь стабилизатора включает в себя источник питания, транзистор V5, нагрузку R6 и представляет собой усилительный каскад на транзисторе V5 с общим коллектором.
Стабилизирующее действие схемы (рис. 7.2) обусловлено наличием в ней отрицательной обратной связи по приращениям выходного напряжения.
Коэффициент стабилизации – отношение относительного изменения дестабилизирующей величины к вызванному ею относительному изменению стабилизируемой величины.
Коэффициент стабилизации тока нагрузки по входному напряжению
Интегральный коэффициент стабилизации определяет стабилизацию в заданном диапазоне изменения дестабилизирующей величины.
Дифференциальный коэффициент стабилизации определяет стабилизацию в бесконечно малом диапазоне, сводимом к точке.
Объект и средства исследования.
Объект исследования – стабилизатор постоянного напряжения с использованием полупроводниковых приборов: стабилитрона, диодов, транзисторов.
При исследованиях используются источники постоянного тока (ГТ), постоянного напряжения (ГН2, ГН3), ампервольтметры АВМ1, АВМ2 и АВ0, расположенные на лабораторном стенде. Сборка исследуемой цепи осуществляется коммутацией гнезд платы из рабочего комплекта и гнезд измерительных приборов и источников при помощи проводников с однополюсными вилками и установкой в гнезда платы рабочего комплекта дискретных элементов.
Рабочее задание.
2.1 Получить допуск к выполнению работы.
Часть I. Исследование параметрического стабилизатора.
2.2. Установить на лабораторном стенде плату №10 из рабочего комплекта, произвести сборку электрической схемы (рис.7.1) с помощью соединительных проводов, подключив источник напряжения ГН, и измерительные приборы АВМ1, АВМ2. R1 = 510 Ом.
Рис. 7.1. Схема для снятия характеристик параметрического стабилизатора.
2.3. Определить характер зависимости выходного напряжения стабилизатора от входного при выключенной нагрузке R2. Произвести 5…7 измерений, результаты измерений занести в табл. 7.1. и построить график зависимости Uвых = f ( Uвх ) при Iн = 0.
Табл.7.1
Uвх (В) |
|
|
|
|
Uвых (В) |
|
|
|
|
2.4. По построенной зависимости Uвых = f ( Uвх ) определить рабочий диапазон стабилизации, величины ΔUвх, ΔUвых, Uвх.ном, Uвых.ном.
2.5. По экспериментальным данным определить величину коэффициента стабилизации по напряжению:
2.6. Снять внешнюю характеристику стабилизатора Uвых = f ( Iн ) при Uвх = Uвх.ном.
Примечание. Изменение тока нагрузки стабилизатора производить поочередной перестановкой резистора R2: 4200 – 3200 – 2000 – 1600 – 1000 – 510 – 300 – 200 Ом.
Результаты измерений записать в табл. 7.2 и построить график.
Табл. 7.2
R2 (Ом) |
|
|
|
|
|
Iн (мА) |
|
|
|
|
|
Uвых (В) |
|
|
|
|
|
2.7. По результатам экспериментальных данных п.7.6. определить величину выходного сопротивления стабилизатора
