Стабилизаторы постоянного напряжения. Изучение основных принципов действия электронных стабилизаторов постоянного напряжения, их настройка и исследование, расчет силовых звеньев

Санкт-Петербургский Государственный Университет

Факультет Технической Кибернетики

Кафедра Автоматики и Вычислительной Техники

Отчет

по лабораторной работе №11

по предмету электроника

Стабилизаторы постоянного напряжения

Работу выполнил студент гр. 3081/2 

Преподаватель       

Санкт-Петербург

2009.

1. Цель работы.

Изучение основных принципов действия электронных стабилизаторов постоянного напряжения, их настройка и исследование, расчет силовых звеньев.

2. Схемы исследуемых устройств.

В работе исследуются параметрический и компенсационный стабилизаторы.

Рис. 2.1 – схема параметрического стабилизатора.

Рис. 2.2 – схема компенсационного стабилизатора.

Рис. 2.3 – схема компенсационного стабилизатора с устройством защиты от перегрузок по току.

3.  Исходные данные и расчет параметров схемы.  

3.1. Исходные данные.

Элементная база:

Операционный усилитель: К140УД6;

Мощный n-p-n транзистор: КТ808А;

Маломощный n-p-n транзистор: МП38;

Стабилитрон кремневый: КС156А;

Параметрический стабилизатор:

Входное напряжение: U_вх = 10 В;

Выходное напряжение: U_вых = 5.6 В;

Ток через стабилитрон: I_Р= 12 мА;

Сопротивление нагрузки: R_Н = 500 Ом;

Внутреннее сопротивление стабилитрона: r_ст = 46 Ом;

Минимальный ток стабилизации: I_ст.мин = 3 мА;

Максимальный ток стабилизации: I_{ст.макс} = 30 мА;

Компенсационный стабилизатор:

Величина отклонений входного напряжения: DU_вх = 20 %;

Выходное напряжение: U_вых = 10 В;

Выходной ток: I_вых = 100 мА;

3.2. Расчет параметров схемы.

Параметрический стабилизатор:

I_вых =U_вых/R_H =  11.2 мА;

R_бал = (U_вх  - U_вых)/(I_вых + I_р) = 190 Ом;

U_{вх.макс} = U_вых + R_бал*(I_{ст.макс} + I_р) = 13.6 В;

U_вх.мин  = U_вых + R_бал*(I_ст.мин + I_р) = 8.45 В;

К_ст  =  (R_бал*U_вых)/(r_ст*U_вх) = 2.3;

R_вых = r_ст || R_бал = 37 Ом;

R_н.мин = U_вых/( I_вых + I_Р - I_ст.мин )  = 277 Ом;

Компенсационный стабилизатор:

U_{вых.мин} = 8 В;    

U_{вых.макс} = 12 В;

U_кэ.мин = 2.25 В;

U_{вх.пульс} = 1.425 В;

DU_вх = 4 В;  

U_вх.мин  = U_{вых.мин}  + U_кэ.мин+ 0,5U_{вх.пульс} = 15 В;

U_{вх.макс} = U_вх.мин  + 2DU_вх +  0,5U_{вх.пульс} = 23.7 В;

I_ст =6.5 мА;

U_ст = U_{вых.мин} = 8 В;

U_вх = U_вх.мин  = 15 В;

R_бал = (U_вх - U_ст)/I_ст  =1 кОм;

К_ст  =  1.5R_балR₂/r_ст(R₁+R₂) = 19.5; (R₂ = 560 Ом)

R_вых ≈ R_пр ≈ 0.1÷0.5 Ом;

4. Экспериментальные характеристики и зависимости.

4.1. Исследование параметрического стабилизатора.

4.1.1. Характеристика U_вых = f(U_вх);

Область стабилизации, пределы входного напряжения 8.5 В и 15 В.

По приращениям входного и выходного напряжения в области стабилизации определим коэффициент стабилизации параметрического стабилизатора:

K_ст = (ΔU_вх*U_вых)/(ΔU_вых*U_вх);

K_ст =7.171;

Рис.4.1.1. Зависимость U_вых = f(U_вх) для параметрического стабилизатора.

4.1.2. Характеристика U_вых = f(I_нагр);

При снятии данной характеристики, используемый стабилитрон прогрелся, поэтом напряжение U_вых получилось меньше заданного.

По приращениям в области стабилизации определим выходное сопротивление параметрического стабилизатора:

R_вых = ΔU_вых/ΔI_вых;

R_вых =21.779 Ом;

Рис.4.1.2. Зависимость U_вых = f(I_нагр) для параметрического стабилизатора.

4.2. Исследование компенсационного стабилизатора.

4.2.1. Характеристика U_вых = f(U_вх);