Ćwiczenie nr 13

Ćwiczenie wykonano dnia: 03.12.97.

ZASILACZE IMPULSOWE-

ZASILACZ STABILIZOWANY

1. Pomiar zakresu zmian współczynnika wypełnienia δ od napięcia U₁₀.

f=16kHz, T=60 μs			f=32kHz, T=30 μs
U10	t	δ	U10	t	δ
[V]	[μs]	_	[V]	[μs]	_
0	6	0,10	0	3,5	0,12
0,85	7	0,12	0,86	3,5	0,12
1,5	7	0,12	1,5	3,5	0,12
2,3	10	0,17	2,3	4,5	0,15
2,9	12	0,20	2,9	6	0,20
3,3	14	0,23	3,3	7	0,23
4	20	0,33	4	10	0,33
4,3	24	0,40	4,3	12	0,40
4,9	35	0,58	4,9	18	0,60
5,3	40	0,67	5,3	20	0,67
5,7	40	0,67	5,7	20	0,67
6	40	0,67	6	20	0,67
6,2	40	0,67	6,21	20	0,67
6,3	40	0,67	6,3	20	0,67
6,34	22	0,37	6,34	12	0,40
6,37	14	0,23	6,37	8	0,27
6,39	10	0,17	6,39	5,5	0,18
6,4	0	0,00	6,4	0	0,00

2. Pomiary parametrów zasilacza stabilizowanego.

1. Sprawność energetyczna.

	Robc	U1'	U1	U2	I1	P1	P2	η
	[Ω]	[V]	[V]	[V]	[A]	[W]	[W]	[%]
	14,4	20	19,2	11,99	0,75	14,4	9,98	69,329
f=16kHz	14,4	24	23,2	12,02	0,475	11,02	10,03	91,047
	14,4	26	25,2	12,02	0,4	10,08	10,03	99,537
	14,4	20	19,2	11,74	0,9	17,28	9,57	55,390
f=32kHz	14,4	24	23,2	12,02	0,525	12,18	10,03	82,376
	14,4	26	25,2	12,03	0,425	10,71	10,05	93,838

Kształty impulsów prądu I_E odpowiadające poszczególnym punktom pomiarowym (dla wszystkich badanych napięć zasilania i obu częstotliwościach) przedstawiono na wykresach dołączonych na końcu sprawozdania jako 2.1.

2. Pomiar współczynnika stabilizacji napięcia wyjściowego K_u.

Częstotliwość powtarzania impulsów f=16kHz.

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

U₂=12,01V

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

U₂=12V

Wyznaczono K_u:

2.3. Pomiar rezystancji wyjściowej.

Ustawiono U₁=24V, f=16kHz.

Zmierzono napięcie U₂ dla dwóch różnych obciążeń:

dla R_obc=14,4Ω uzyskano U₂=12V;

dla R_obc=18Ω uzyskano U₂=12,01V.

Obliczono r_wyj:

3. Pomiar parametrów zasilacza regulowanego.

3.1. Pomiar wpływu zmian współczynnika δ na przebiegi czasowe prądów i napięć.

Wszystkie przebiegi dołączono na końcu sprawozdania jako 3.1. według następującego porządku:

a) w pierwszej kolumnie umieszczono przebiegi dla

- napięcia zasilania U₁=24V

- częstotliwości f=16kHz

- rezystancji obciążenia R_o=14,4Ω

- współczynnika wypełnienia δ=0,266

b) w drugiej kolumnie umieszczono przebiegi dla

- napięcia zasilania U₁=24V

- częstotliwości f=16kHz

- rezystancji obciążenia R_o=14,4Ω

- współczynnika wypełnienia δ=0,666

Poszczególne wykresy obrazują przebiegi czasowe następujących parametrów:

- prąd I_C≈I_E

- napięcie U_CE2

- napięcie U_Tr2

- prąd I_D

- napięcie U_CZ

4. Wnioski.

Otrzymany kształt przebiegu zależności współczynnika wypełnienia δ od napięcia U₁₀ jest taki jak to przewidziano. Nie osiągnięto jednak maksymalnej wartości δ gdyż rezystor R_5-16 wynosił 11kΩ co odpowiada δ_max≈0,7. Wpływ częstotliwości na tą charakterystykę jest niezauważalny tzn. praktycznie nie stwierdzono rozbieżności pomiędzy poszczególnymi punktami otrzymanymi z pomiarów.

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). Natomiast wzrost częstotliwości spowodował spadek sprawności średnio o około 10%. Zwiększenie napięcia powoduje obniżenie współczynnika wypełnienia wskutek działania pętli sprzężenia zwrotnego oraz obniżenie wysokości „szpilek” prądu I_C towarzyszących przełączaniu układu. Zaś wzrost częstotliwości spowodował znaczny wzrost szpilek oraz znaczne odchylenia przebiegu 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.

Wpływ zmian napięcia zasilania na napięcie wyjściowe jest bardzo niewielki przy zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. Otrzymany współczynnik stabilizacji wyniósł 0,0041 co oznacza zmianę napięcia wyjściowego o 0,01V przy zmianie napięcia zasilania o -10% od napięcia 24V.

Pomiar rezystancji wyjściowej zasilacza dał dość ciekawy wynik tzn. r_wyj=-0,06Ω. Jest on ujemny, gdyż zmiana rezystancji obciążenia spowodowała zadziałanie sprzężenia zwrotnego i kompensację zmiany spadku napięcia wskutek czego stosunkowo dużej zmianie rezystancji odpowiadała bardzo niewielka zmiana napięcia.

Niski współczynnik wypełnienia δ powodował znaczny wzrost zniekształceń badanych przebiegów w szczególności U_CE2, a co za tym idzie U_TR2 oraz U_CZ. Zwiększenie współczynnika δ zmniejszyło oscylacje tych przebiegów, ale spowodowało pojawienie się „szpilek” przy przełączaniu.

5

5

---