POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI	Sprawozdanie z ćwiczenia Nr . 13
LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH Wydział Elektroniki Telekomunikacja III rok	Zasilacze impulsowe - zasilacz stabilizowany.
		Ocena:

I. Wstęp.

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z parametrami zasilaczy impulsowych. Zasilacze te przetwarzają napięcia poprzez zamianę napięcia stałego na ciąg impulsów, z których odzyskiwana jest składowa stała. Regulacji bądź stabilizacji napięcia wyjściowego dokonuje się poprzez zmianę wartości współczynnika wypełnienia δ. Zasilacze te charakteryzują się lepszą sprawnością energetyczną w porównaniu z zasilaczami ciągłymi, są mniejsze i nie wymagają specjalnego chłodzenia.

II. Układ Pomiarowy.

Do wykorzystywanego przez nas układu pomiarowego należały:

- badany układ,

- dwa zasilacze stabilizowane,

- oscyloskop,

- woltomierz cyfrowy,

- amperomierz.

Obserwacje wskazanych w instrukcji napięć lub prądów dokonywano za pomocą oscyloskopu przełączając odpowiednio źródła sygnału podawanego na poszczególne wejścia oscyloskopu. Jeden z zasilaczy służył do zasilania badanego układu, natomiast drugi był źródłem sygnału sterującego. Schemat badanego zasilacza zamieszczony jest w instrukcji do ćwiczenia.

III. Pomiary.

Pomiar zakresu zmian współczynnika wypełnienia δ od napięcia stałego U₁₀ .

Pomiar polegał na obserwacji zmian czasu t wywołanych zmianami wartości napięcia stałego U₁₀ (czas T - okres obserwowanego sygnału pozostawał praktycznie nie zmienny). na podstawie tych pomiarów wyznaczono zależność współczynnika wypełnienia δ od wartości napięcia stałego U₁₀. Pomiary wykonano dla dwóch częstotliwości 16 i 32 kHz. Uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli pomiarowej oraz w formie graficznej.

	f = 16 [kHz], T = 59 [μs]		f = 32 [kHz], T = 30 [μs]
U10	t	δ	t	δ
[V]	[μs]	[%]	[μs]	[%]
0	6	10.17	3	10.00
1.98	8	13.56	4	13.33
2.55	10	16.95		5	16.67
2.85	11	18.64		5.5	18.33
3.05	12	20.34		6	20.00
3.22	13	22.03		6.5	22.00
3.34	14	23.73		7	23.33
3.48	15	25.42		7.5	25.00
3.56	16	27.12		8	26.67
3.79	18	30.51		9	30.00
3.95	20	33.90		10	33.30
4.11	22	37.29		11	36.67
4.26	24	40.68		12	40.00
4.39	26	44.07		13	43.33
4.49	28	47.46		14	46.67
4.62	30	50.85		15	50.00
4.70	32	54.24		16	53.33
4.81	34	57.63		17	56.67
4.94	36	61.02		18	60.00
5.06	38	64.41		19.25	64.17
5.24	40	67.80		20	66.67
5.50	40	67.80		20	66.67
5.70	40	67.80		20	66.67
6.28	40	67.80		20	66.67
6.32	29	49.15		15	50.00
6.35	19	32.20		10	33.33
6.39	10	16.95		5.75	19.17

Wykres przedstawiający zależność współczynnika wypełnienia δ od wartości napięcia stałego U₁₀ .

Pomiar parametrów zasilacza stabilizowanego.

1. Sprawność energetyczna.

f	R	U1	I1	U2	P1	P2	η	Icp
[kHz]	[Ω]	[V]	[A]	[V]	[W]	[W]	[%]	[A]
16	14.4	20	0.7	12.01	14	10.017	72.63	1.863
32	14.4	20	0.925	11.88	18.5	9.801	52.98	1.765
16	14.4	24	0.475	12.02	11.4	10.03	90.35	1.765
32	14.4	24	0.53	12.04	12.78	10.07	78.79	1.373
16	14.4	26	0.413	12.03	10.74	10.05	93.58	1.765
32	14.4	26	0.46	12.04	11.96	10.07	84.20	1.373

Przykładowe obliczenia dla f = 16 kHz, R = 14.4 Ω.

2. Współczynnik stabilizacji.

Pomiar współczynnika stabilizacji napięcia wyjściowego K_u.

Częstotliwość powtarzania impulsów f = 16kHz.

Zmierzono napięcie wyjściowe U₂ dla napięcia zasilania U₁ = 24V:

U₂ = 12,03V

Następnie zmniejszono napięcie zasilania o 10% i ponownie zmierzono U₂:

U₂ = 12.01V

Wyznaczono K_u:

3. Rezystancja wyjściowa.

Ustawiono U₁ = 24V, f = 16kHz.

Zmierzono napięcie U₂ dla dwóch różnych obciążeń:

dla obciążenia R₁ = 14,4 Ω uzyskano U₂₁ = 12.03 V;

dla obciążenia R₂ = 18 Ω uzyskano U₂₂ = 12,05 V.

Obliczono r_wyj:

Pomiary parametrów zasilacza regulowanego.

Pomiary przeprowadzono w następujących warunkach:

- napięcie zasilania U₁ = 24V

- częstotliwość f = 16kHz

- rezystancja obciążenia R = 14,4Ω

- współczynnik wypełnienia δ = 32.2 %

Poszczególne oscylogramy, zamieszczone na str. 7, obrazują przebiegi czasowe następujących parametrów:

- prąd I_C≈I_E

- napięcie U_CE2

- napięcie U_Tr2

- prąd I_D

- napięcie U_CZ

IV. Wnioski.

1. Otrzymany kształt przebiegu zależności współczynnika wypełnienia δ od napięcia U₁₀ jest zgodny z przewidywaniami. Nie osiągnięto jednak maksymalnej wartości δ, gdyż rezystor R_5-16 wynosił 11 kΩ co odpowiada δ_max ≈ 0,7. Wpływ częstotliwości na tą charakterystykę jest ledwo zauważalny, tzn. rozbieżności pomiędzy poszczególnymi punktami otrzymanymi z pomiarów są niewielkie - dla niższej częstotliwości wyniki są nieco większe.

2. Pomiary sprawności zasilacza wykonano dla trzech napięć zasilania i dwóch różnych częstotliwości. Wzrost napięcia zasilania powoduje wzrost sprawności (liniowy w badanym obszarze zmian napięcia zasilania, jednak pomiar w zaledwie trzech punktach nie daje podstawy do wnioskowania, że zmiana ta jest liniowa w całym zakresie). Natomiast wzrost częstotliwości spowodował spadek sprawności.

3. W tabeli zamieszczono wartość prądu I_cp, będącą wartością maksymalną prądu kolektora I_C. Na str.6 zamieszczono oscylogramy przedstawiające przebiegi prądu I_E ≅ I_C . Zwiększenie napięcia powoduje obniżenie współczynnika wypełnienia wskutek działania pętli sprzężenia zwrotnego. Zaś wzrost częstotliwości spowodował znaczny wzrost szpilek prądu I_C ≅ I_E oraz znaczne odchylenia przebiegu prądu I_C od przebiegu piłokształtnego. Spowodowało to wzrost strat w transformatorze (zwłaszcza w rdzeniu wskutek wzrostu strat na przemagnesowanie ferromagnetyka i zjawisk histerezowych) - stąd spadek sprawności.

4. Wpływ zmian napięcia zasilania na napięcie wyjściowe jest bardzo niewielki przy zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. Otrzymany współczynnik stabilizacji wyniósł 0.0083, co oznacza zmianę napięcia wyjściowego o 0.02V przy zmianie napięcia zasilania o -10% od napięcia 24V. Pomiar rezystancji wyjściowej zasilacza dał dość ciekawy wynik tzn. r_wy = - 0.12 Ω. Jest on ujemny, gdyż zmiana rezystancji obciążenia spowodowała zadziałanie sprzężenia zwrotnego i kompensację zmiany spadku napięcia wyjściowego, wskutek czego stosunkowo dużej zmianie rezystancji obciążenia odpowiadała bardzo niewielka zmiana napięcia wyjściowego.

5. Na str. 7 zamieszczono oscylogramy przedstawiające przebiegi czasowe, wskazanych przez autora instrukcji, prądów i napięć w wybranych punktach układu. Ponieważ zdjęto oscylogramy tylko dla jednej wartości współczynnika wypełnienia, niemożliwe jest określenie kierunku ani charakteru zmian sygnałów spowodowanych zmianą wartości współczynnika wypełnienia.

7

---