ЛР4

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Аналоговая схемотехника»

Тема: источники вторичного питания

Студент гр. 9201		Рауан М.
Преподаватель		Симон В.А.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы – исследование простейших схем источников вторичного питания – выпрямителей на полупроводниковых диодах и линейного параметрического регулятора напряжения на стабилитроне и транзисторе.

Основные теоретические положения:

Выпрямительные схемы широко используются в источниках вторичного питания, которые преобразуют напряжение промышленной сети 220В 50 Гц в постоянные напряжения для питания цифровых или аналоговых схем, зарядки аккумуляторных батарей и т.д. Для предварительного снижения напряжения промышленной сети обычно используют трансформатор напряжения, Напряжение U_вх со вторичной обмотки трансформатора поступает на вход одно- или двух-полупериодного выпрямителя, нагруженную на какую-то схему, которая обозначена как резистор R_н (см рис. 1). В отсутствие конденсатора С на выходе выпрямителя, выпрямленное напряжение U_выпр представляет собой условно “положительные” полуволны входного напряжения U_вх для однополупериодного выпрямителя (рис. 1. а) и модуль входного напряжения , для двухполупериодного (рис. 1. б), также называемого диодным мостом.

Временные диаграммы напряжений в узлах цепей выпрямителей без учета наличия конденсатора C показаны на рис. 2.

Конденсатор на выходе выпрямителя, включаемый в источниках питания параллельно нагрузке, и называемый сглаживающим, заряжается до амплитуды выходного напряжения выпрямителя , а затем отдает ток в нагрузку, постепенно разряжаясь, до тех пор, пока вновь не начинается его заряд от источника растущего входного напряжения через прямо смещенные диоды выпрямителя. Чем больше ток нагрузки и чем меньше емкость конденсатора, тем быстрее происходит разряд и тем больше амплитуда пульсаций.

Ход работы:

1. Исследование работы однополупериодового выпрямителя.

Частота входного сигнала 1 кГц

Таблица 1. Результаты измерений амплитуды пульсаций

Rн, кОм	ꝏ	470	220	100	47	10	4,7	2,2	1	0,47	0,22
	0,12	0,16	0,2	0,24	0,44	1,12	1,56	1,88	1,92	1,8	1,6

Рис. 4 Зависимость амплитуды пульсаций выходного напряжения выпрямителя от сопротивления нагрузки

Рис. 5 Форма выходного напряжения выпрямителя с высокоомной нагрузкой

Рис. 6 Форма выходного напряжения выпрямителя с низкоомной нагрузкой

2. Снятие вольтамперной характеристики стабилитрона

Таблица 2. ВАХ стабилитрона

Напряжение на входе Uвх, В	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Напряжение на стабилитроне Uд, В	0,995	1,992	2,9	3,9	4,9	5,1	5,2	5,21	5,215	5,22	5,228	5,234
Падение напряжения на резисторе , В	0,005	0,008	0,1	0,1	0,1	0,9	1,8	2,79	3,785	4,78	5,772	6,766
Ток стабилитрона Iд, мА	0,005	0,008	0,1	0,1	0,1	0,9	1,8	2,79	3,785	4,78	5,772	6,766

Пример расчета: ( )

Рис. 7 ВАХ Стабилитрона

3. Измерение параметров стабилизатора напряжения на транзисторе.

Таблица 3. Результаты измерений параметров стабилизатора напряжения

Uвх	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Uвых, В при Rн = 680 Ом	2,3	3,2	4,19	4,48	4,486	4,5	4,52	4,55	4,58	4,6
Uвых, В при Rн = 330 Ом	2,28	3,23	4,17	4,468	4,434	4,5	4,511	4,52	4,545	4,5
Uвых, В при Rн = 150 Ом	2,6	3,58	4,51	4,76	4,79	4,8	4,81	4,815	4,82	4,824

Вычислим для каждой из нагрузок выходной ток схемы и построим по этим трем точкам зависимость выходного напряжения стабилизатора Uвых от тока нагрузки.

Пример расчета:

Рис. 8 Зависимость выходного напряжения стабилизатора от входного.

IН, Rн = 680 Ом	3,382	4,705	6,161	6,588	6,597	6,617	6,647	6,691	6,735	6,764
IН, Rн = 330 Ом	6,909	9,787	12,636	13,536	13,436	13,636	13,669	13,696	13,772	13,636
IН, Rн = 150 Ом	17,333	23,866	30,066	31,733	31,933	32	32,066	32,1	32,133	32,16

Рис. 9 Зависимость выходного напряжения стабилизатора от тока нагрузки.

Вывод: в ходе данной лабораторной работы были исследованы простейшие схемы источников вторичного питания – выпрямителей на полупроводниковых диодах и линейного параметрического регулятора напряжения на стабилитроне и транзисторе.

Исходя из рисунков 4, 7 и 8 можно сделать вывод:

1. Зависимость амплитуды пульсаций выходного напряжения выпрямителя от сопротивления нагрузки стабилизуется

2. ВАХ Стабилитрона стабилизируется

3. Зависимость выходного напряжения стабилизатора от входного стабилизируется

Также была построена зависимость выходного напряжения стабилизатора от тока нагрузки, для которой были выбраны три точки с разными сопротивлениями нагрузки, но с одним входным напряжением, было построено семейство таких кривых с отличающимися входными напряжениями.