Описание лабораторного макета

Сменный блок «Преобразователь постоянного напряжения» (рис. 3.1) включает:

· регулируемый источник постоянного напряжения;

· маломощный формирователь управляющих импульсов;

· импульсный усилитель мощности;

· два выпрямителя с емкостными сглаживающими фильтрами;

· цепь отрицательной обратной связи;

· схему защиты от перегрузки со звуковой и световой сигнализацией.

Питание схемы ППН осуществляется от встроенного в сменный блок источника постоянного напряжения. Выходное напряжение источника стабилизировано и регулируется в пределах от 7 до 16 В. Источник защищен от кратковременной перегрузки. При перегрузке источника подается звуковой сигнал и мигает светодиод «Перегрузка».

Формирователь управляющих импульсов состоит из генератора пилообразного напряжения, компаратора и формирователя импульсов.

Длительность импульсов управления зависит от напряжения на правом входе компаратора (КТ2).

В нижнем положении тумблера S1 на указанный вход подается напряжение с переменного резистора «РЕГ.ВЫХ.», который позволяет регулировать вручную напряжение на выходах ППН.

Рис. 3.1. Внешний вид сменного блока «Преобразователь постоянного напряжения»

Осциллограммы напряжений и токов в схеме ППН приведены на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Осциллограммы напряжений и токов

в контрольных точках схемы преобразователя постоянного напряжения

В верхнем положении S1 вход компаратора подключен к цепи обратной связи. В этом режиме напряжение на выходе ППН автоматически поддерживается постоянным, не регулируется и мало зависит от напряжения питания и сопротивления нагрузки.

Частота следования управляющих импульсов 25–35 кГц.

Усилитель мощности собран по двухтактной схеме со средней точкой первичной обмотки трансформатора. В цепи истока ключевого транзистора VT2 установлен резистор R2 для осциллографирования формы протекающего через транзистор тока. Резистор R1обеспечивает симметрию схемы.

ППН имеет два выхода.

Выход 1 (КТ11)– низкоомный, гальванически связанный с общим проводом «^». В режиме ручной регулировки напряжение на выходе изменяется в пределах 1,5–8,0 В. В режиме автоматической регулировки напряжение на выходе поддерживается примерно постоянным в пределах 3,8–4,2 В.

Выход 2 (КТ12) – высокоомный, не связанный гальванически с общим проводом «^». Напряжение на выходе в значительной степени зависит от сопротивления нагрузки. При R_н = ∞ в режиме ручной регулировки напряжение на выходе изменяется в пределах 7–40 В.

В качестве нагрузки стабилизатора используется переменный резистор блока нагрузок (правая панель лабораторной установки). Регулирование тока, протекающего через нагрузку, производится ручками «R_н грубо» и «R_н точно». Примерные пределы изменения R_н: от 1300 Ом в положении 1 переключателя «R_н грубо» до 17 Ом в положении 11. В положении «Х.Х.» R_н = ¥.

Напряжение на резисторе нагрузки и ток, протекающий через резистор, контролируются вольтметром PV2 и миллиамперметром РА2.

Порядок выполнения работы

1. Ознакомиться с работой преобразователя постоянного напряжения

1.1. Подготовить установку к работе.

· Собрать схему, приведенную на рис. 3.3.

Рис. 3.3. Схема соединения элементов лабораторной установки

· Переключатель S1 установить в нижнее положение.

· Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «11».

· Переменным резистором «РЕГ.ВЫХ.» установить максимальное напряжение на выходе 1 (КТ11).

· Включить питание установки.

1.2. Вход 1 осциллографа подключить к КТ1. Вход 2 осциллографа подключить к КТ3. Синхронизировать осциллограф по входу 1. Зарисовать осциллограммы напряжений в КТ1 и КТ3.

· Наблюдать и зарисовать осциллограммы напряжений и токов в КТ4-КТ10. Для этого подключать к указанным контрольным точкам вход 2 осциллографа.

· Наблюдать изменение осциллограмм напряжений и токов в КТ4-КТ10 при вращениипеременного резистора «РЕГ.ВЫХ.».

1.3. Переключатель S1 установить в верхнее положение.

· Наблюдать изменение осциллограмм напряжений и токов в КТ4-КТ10 при изменении сопротивления нагрузки переключателем «R_Н грубо».

2. Определить зависимость между длительностью управляющих импульсов и напряжением на выходе ППН.

· Переключатель S1 установить в нижнее положение.

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «11».

· Вход 2 осциллографа подключить к КТ3.

· Переменным резистором «РЕГ.ВЫХ.» изменять напряжение на выходе 1 (КТ11) от минимального до максимального, при этом фиксировать длительность управляющих импульсов, наблюдаемых в КТ3.

· Результаты измерений занести в табл.3.1.

Таблица 3.1

Зависимость между длительностью управляющих импульсов и напряжением

на выходе ППН

По результатам измерений построить зависимость U_вых = f(τ_имп).

3. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания в режиме ручной регулировки выходного напряжения.

· Переключатель S1 установить в нижнее положение.

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «11».

· Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

· Изменять напряжение на выходе источника питания от максимального до минимального, при этом фиксировать напряжение на выходе ППН. Результаты измерений занести в табл.3.2.

Таблица 3.2

Зависимость между напряжением на выходе ППН

и напряжением источника питания (ручная регулировка)

· Вычислить U_вых/U_выхmax для каждого значения U_вых и занести в
табл. 3.2.

· Построить зависимость U_вых/U_выхmax = f (U_пит).

4. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания в режиме автоматической регулировки выходного напряжения.

· Переключатель S1 установить в верхнее положение.

· Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

· Изменять напряжение на выходе источника питания от максимального до минимального, при этом фиксировать напряжение на выходе ППН. Результаты измерений занести в табл.3.3.

Таблица 3.3

Зависимость между напряжением на выходе ППН и напряжением источника питания (автоматическая регулировка)

· Вычислить U_вых/U_выхmax для каждого значения U_вых и занести в
табл. 3.3.

· Построить зависимость U_вых/U_выхmax = f(U_пит) в тех же координатных осях, что и в п. 3.

· Сравнить полученные результаты. Сделать выводы.

5. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме ручной регулировки выходного напряжения.

· Переключатель S1 установить в нижнее положение.

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «11».

· Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

· Постепенно увеличивать R_н. Для этого регулятор «R_н грубо» переключать от положения «11» до положения «Х.Х.».

· Заполнить табл. 3.4.

Таблица 3.4

Зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки

(ручная регулировка)

· Построить зависимость U_вых/U_выхmax = f(R_н).

6. Определить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме автоматической регулировки выходного напряжения.

· Переключатель S1 установить в верхнее положение.

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «11».

· Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

· Постепенно увеличивать R_н. Для этого регулятор «R_н грубо» переключать от положения «11» до положения «Х.Х.».

· Заполнить табл.3.5.

Таблица 3.5

Зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки

(автоматическая регулировка)

· Построить зависимость U_вых/U_выхmax = f (R_н) в тех же координатных осях, что и в п. 5.

· Сравнить полученные результаты. Сделать выводы.

7. Изучить свойства высокоомного выхода ППН.

7.1. Вход блока нагрузок (гнезда 4–5 отключить от КТ11 и подключить к КТ12).

· Переключатель «R_н грубо» установить в положение «Х.Х.».

· Переключатель S1 установить в нижнее положение.

· Установить максимальное напряжение на выходе источника питания.

· Переменным резистором «РЕГ.ВЫХ.» изменять длительностьуправляющих импульсов, наблюдаемых в КТ3. Наблюдать изменение напряжения на выходе ППН в КТ12. Записать минимальное и максимальное напряжения на выходе ППН.

· Установить максимальное напряжение на выходе ППН.

· Постепенно уменьшать R_н с помощью переключателя «R_н грубо» и регулятора «R_н точно». Получить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме ручной регулировки выходного напряжения.

· Заполнить табл.3.6.

Таблица 3.6

Зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки

(ручная регулировка)

· Построить зависимость U_вых/U_выхmax = f (R_н).

· Сравнить с результатами, полученными в п. 5. Сделать выводы.

7.2. Переключатель «R_н грубо» установить в положение «Х.Х.».

· Переключатель S1 установить в верхнее положение.

· Постепенно уменьшать R_н с помощью переключателя «R_н грубо» и регулятора «R_н точно». Получить зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки в режиме автоматической регулировкивыходного напряжения.

·  Заполнить табл.3.7.

Таблица 3.7

Зависимость между напряжением на выходе ППН и сопротивлением нагрузки

(автоматическая регулировка)

· Построить зависимость U_вых/U_выхmax = f (R_н) в тех же координатных осях, что и в п. 7.1. Сделать выводы по результатам эксперимента.

Лабораторная работа 4