Расчет и экспериментальное исследование различных схем выпрямителей на полупроводниковых диодах и сглаживающих фильтрах

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет

Факультет технической кибернетики

Кафедра автоматики и вычислительной техники

Лабораторная работа №3

по электронике.

 «Силовые преобразователи переменного напряжения в постоянное»

Студент                     

Группа                       2081/4

Преподаватель                                                                                         

Санкт-Петербург

2004

1. Цель работы

Расчет и экспериментальное исследование различных схем выпрямителей на полупроводниковых диодах и сглаживающих фильтрах

2. Исходные параметры

2.1. Исходные данные

U_вх = 5 В

С = 1500 мкФ

R₁ = 470 Ом

R₂= 15 Oм

I_н = 120 мА

Согласно методичке,  для схемы однополупериодного выпрямителя;  для схемы двухполупериодного выпрямителя.

2.2. Схемы цепей

а) – схема для снятия ВАХ диода б) – схема однополупериодного выпрямителя;

в) – схема двухполупериодного выпрямителя.

2.3. Формулы, использованные при выполнении работы

Ток на нагрузке и диоде: ;

Напряжение на диоде: ;

Максимальная амплитуда пульсации: ;

3. Выполнение работы

3.1. Снятие ВАХ диода

Таблица 3.1.1. Экспериментальные данные

№	Iн, А	Uвх, В	U1, В	U2, В	Uд, В
1	0,020	5,18	0,30	4,65	0,53
2	0,040	5,18	0,60	4,61	0,57
3	0,060	5,17	0,90	4,58	0,59
4	0,080	5,16	1,20	4,56	0,60
5	0,100	5,16	1,50	4,53	0,63
6	0,120	5,15	1,80	4,52	0,63
7	0,140	5,15	2,10	4,51	0,64
8	0,160	5,15	2,40	4,49	0,66
9	0,180	5,14	2,70	4,48	0,66
10	0,187	5,14	2,80	4,47	0,67
11	0,273	5,13	4,10	4,31	0,82

3.2. Исследование однополупериодной схемы

При номинальном токе через диод () ;

Теория: .

Таблица 3.2.1. Экспериментальные данные и теоретические расчеты

Эксперимент						Теория
№	Iн, А	U1, В	U3, В	Uп.макс~, В		Iн, А	Uп.макс, В
1	0,003	0,047	7,480	0,19	0,05	0,003	0,04
2	0,016	0,241	7,540	0,84	0,10	0,016	0,21
3	0,027	0,409	7,520	1,50	0,20	0,027	0,36
4	0,036	0,543	7,490	1,80	0,30	0,036	0,48
5	0,041	0,620	7,550	2,20	0,42	0,041	0,55
6	0,045	0,680	7,610	2,40	0,51	0,045	0,60
7	0,049	0,732	7,530	2,50	0,56	0,049	0,65
8	0,077	1,150	7,590	3,50	1,11	0,077	1,02
						0,03	0,40

Исследование двухполупериодной схемы

При номинальном токе через диод () ;

Теория: .

Выводы

Экспериментальные зависимости  для однополупериодной и двухполупериодной схем являются практически линейными. Нелинейность вызвана  погрешностями использованных приборов, а  также неточностями измерений, вносимых резистором .

Более быстрый разряд конденсатора может вызвать отклонение экспериментальной прямой от теоретической, в таком случае конденсатор разряжается быстрее, чем за 20 мс и 10 мс для однополупериодной и двухполупериодной схем соответственно. Это косвенно подтверждает использованная формула .

Но экспериментальные и теоретические значения  различаются менее чем на 10%: для однополупериодной схемы они равны 0,36 В ( %) и 0,4 В ( %) соответственно, а для двухполупериодной – 0,17 В ( %) и 0,2 В ( %) соответственно.

Также экспериментально подтверждено, что в двухполупериодной схеме значение пульсирующего напряжения значительно меньше чем в однополупериодной. Это связано с более коротким периодом разряда конденсатора  в схеме двухполупериодного выпрямителя. Таким образом, двухполупериодный выпрямитель позволяет получить постоянное напряжение с лучшими характеристиками выпрямления, чем у однополупериодного выпрямителя.