Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения. Приборы и оборудование

Выбираем импульсный диод, исходя из условий I_пр>I_Lmax=, U_обрu>U_пmax=U_п+DU_п=25.

Диод 2Д212А с параметрами:

Потери мощности на транзисторе определяются в основном потерями в режиме насыщения P_кнас и динамическими потерями P_кдин (в моменты переключения):

P_к=P_кнас+P_кдин=0.373+0.135=0.507  Вт

Потери мощности на диоде определяются потерями в прямом направлении и динамическими потерями при его выключении:

Потери мощности в дросселе:

КПД силовой цепи стабилизатора:

Коэффициент передачи схемы управления, устанавливающий связь между изменениями относительной длительности Dg импульсов на входе сглаживающего фильтра и напряжения DU_н на нагрузке:

Максимальное значение коллекторного тока I_кm, появляющегося в момент поступления импульса управляющего напряжения, зависит от скорости нарастания базового тока, коэффициента усиления и частотных свойств транзистора, а также от времени рассасывания неосновных носителей t_расд в базовой области силового диода. Поэтому частотные свойства транзистора должны быть намного хуже импульсных свойств диода, поскольку в этом случае выброс коллекторного тока отсутствует.

Расчет коэффициента стабилизации, внутреннего сопротивления и КПД по экспериментальным данным:

                    

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Стабилизатор с ЧИМ.

Изменяя ток нагрузки, измеряем все величины стабилизатора при номинальном входном напряжении U_п=20 В:

Iн, А	Iвх, А	Uп, В	Uн, В	Pвх, Вт	Pвых, Вт	h
0.15	0.10	20	8.8	2.0	1.32	0.66
0.20	0.11	20	8.8	2.2	1.76	0.80
0.25	0.14	20	8.8	2.8	2.20	0.79
0.30	0.16	20	8.8	3.2	2.64	0.83
0.35	0.20	20	8.8	4.0	3.08	0.77
0.40	0.21	20	8.8	4.2	3.52	0.84
0.45	0.25	20	8.8	5.0	3.96	0.79
0.50	0.30	20	8.8	6.0	4.40	0.73
0.55	0.30	20	8.8	6.0	4.84	0.81
0.60	0.32	20	8.8	6.4	5.28	0.83
0.65	0.35	20	8.8	7.0	5.72	0.82
0.70	0.42	20	8.8	8.4	6.16	0.73

Рисунок 3 – Внешняя характеристика ИСН U_н=f(I_н) и зависимость h=f(I_н) соответственно

Изменяя входное напряжение, измеряем все величины стабилизатора при постоянном токе нагрузки I_н=0.7 А:

Uп, В	Iвх, А	Iн, А	Uн, В	Pвх, Вт	Pвых, Вт	h
10	0.75	0.7	8.8	7.5	6.16	0.82
12	0.75	0.7	8.8	9	6.16	0.68
14	0.75	0.7	8.8	10.5	6.16	0.60
16	0.55	0.7	8.8	8.8	6.16	0.70
18	0.50	0.7	8.8	9	6.16	0.68
20	0.45	0.7	8.8	9	6.16	0.68
22	0.35	0.7	8.8	7.7	6.16	0.80

Рисунок 4 – Нагрузочная характеристика стабилизатора U_н=f(U_п) и зависимость h=f(U_п) соответственно

Снимаем зависимости переменного напряжения и частоты пульсаций на выходе ИСН при изменяющемся входном напряжении и постоянном сопротивлении нагрузки:

Рисунок 5 – Зависимости U_н~=f(U_п) и f=f(U_п) соответственно

Снимаем зависимости переменного напряжения и частоты пульсаций на выходе ИСН при изменяющемся токе нагрузки и постоянном напряжении на входе:

Рисунок 6 – Зависимости U_н~=f(I_н) и f=f(I_н) соответственно

    

Рисунок 7 – Эпюры напряжений и токов на выходе ИСН, транзисторе и диоде

Коэффициент стабилизации по п.3 МУ:

Вывод: проанализировав работу данного стабилизатора, пришли к выводу, что устройство справляется со своей первоочередной задачей, поскольку выходное напряжение продемонстрировало практически полную независимость от входных воздействий. Качество работы стабилизатора тоже не вызывает нареканий, так как переменная составляющая выходного напряжения достаточно мала и лежит в номинальных пределах 3÷5 мВ. Коэффициент полезного действия, в принципе, неплох – при самом пессимистичном варианте его значение не опускается ниже 60 %. Токи транзистора и диода получились лучшего качества, чем теоретические, поскольку отсутствуют явно выраженные выбросы в коллекторном токе и обратном токе диода, что благоприятно сказывается на сохранности