Grupa nr 5 Termin Wt. 10¹⁵-13⁰⁰

Marcel Siemiński

Tomasz Białek

INSTYTUT TELEKOMUNIKACJI I AKUSTYKI

Politechniki Wrocławskiej

Laboratorium Układów Elektronicznych

ĆWICZENIE NR 13

TEMAT :

„ZASILACZE IMPULSOWE - ZASILACZ STABILIZOWANY”

WROCŁAW 96-11-25

CEL ĆWICZENIA :

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania zasilacza impulsowego.

Zasilacze te są to układy elektroniczne zmieniające napięcie stałe o określonej wartości na napięcie (lub kilka napięć ) o innym poziomie , zwykle z zachowaniem oddzielenia galwanicznego źródła energii od odbiornika. Przetwarzanie napięć zachodzi za pośrednictwem zamiany napięcia stałego na ciąg impulsów, a następnie odzyskuje się składową stałą.

W porównaniu z zasilaczami o działaniu ciągłym zasilacze impulsowe są bardziej ekonomiczne (sprawność energetyczna) , zajmują mniej przestrzeni , nie wymagają specjalnego chłodzenia.

Zadanie laboratoryjne polega na pomiarze : współczynnika wypełnienia w zależności od napięcia stałęgo U10 , parametrów zasilacza stabilizowanego (sprawność energetyczna, rezystancja wyjściowa), parametrów zasilacza regulowanego (wpływ zmian współ. wypełnienia na przebiegi czasowe prądów i napięć, zależność między współ. wypełnienia, a napięciem wejściowym i mocą wyjściową, określenie strat energi w poszczególnych elementach układu).

1. Pomiar zakresu zmian współczynnika wypełnienia d od napięcia stałego U10:

	U10	d	[%]
	[V]	f=16kHz	f=32kHz
	0	6,6	12,5
	0,5	10,0	12,5
	1	10,0	12,5
	1,5	13,3	14,1
	2	16,7	15,6
	2,5	20,0	18,7
	3	23,3	25,0
	3,5	33,3	31,3
	4	43,3	40,6
	4,5	60,0	60,9
	5	76,7	78,1
	5,5	80,0	78,1
	6	80,0	78,1
	6,3	80,0	78,1
	6,35	40,0	59,4
	6,4	20,0	28,1

2. Pomiary parametrów zasilacza stabilizowanego:

2.1. Sprawność energetyczna:

f=16kHz:

	U1 [V]	I1 [A]	P1 [W]	U2 [V]	P2 [W]	h [%]	Icp [A]	UCE2 [V]	UTR2 [V]
	20	0,60	12,0	11,90	9,834	81,95	0,76	40	20
	24	0,58	13,92	11,91	9,850	70,76	0,9	48	20,5
	28	0,50	14,0	11,96	9,933	70,95	0,9	51	24

f=32kHz:

U1 [V]	I1 [A]	U2 [V]	P1 [W]	P2 [W]	h [%]	Icp [A]	UCE2 [V]	UTR2 [V]
20	0,75	11,90	15,0	9,834	65,56	0,76	43	20
24	0,61	11,92	14,64	9,867	67,40	0,61	46	22,5
28	0,51	11,94	14,28	9,900	69,33	0,51	50	24

2.2. Współczynnik stabilizacji napięcia wyjściowego od zmian napięcia wejściowego:

		U1 [V]	U2 [V]	Ku
		24,0	11,90	------
		21,5	11,89	0,004

2.3. Rezystancja wyjściowa:

	R [OHM]	U2 [V]	I2 [A]
	14,4	11,90	0,826
	18	11,93	0,663

rwy=(11,93-11,90)/(0,663-0,826)=-0,18 [W]

3. Wpływ zmian współczynnika d na przebiegi czasowe prądów i napięć:

d [%]	Ic	UCE	UTR2	ID	UCZ
0,27	0,36	34	15	0,06	0,15
0,40	0,64	40	19	0,12	0,25
0,50	0,80	45	20	0,15	0,25
0,60	0,96	48	22	0,17	0,28

4. Sprawdzenie dokładności wzorów projektowych:

I_Cp=4*(P2/U1) , U_CE2= U1+U2*p. (p.=2,33)

dla f=16kHz:

U1 [V]	Icp zm [A]	Icp obl [A]	UCE2 ZM [V]	UCE2 OBL [V]
20	0,76	1,967	40	47,72
24	0,9	1,642	48	51,75
28	0,9	1,419	51	55,87

5. Wnioski:

Kształt uzyskanej przez nas cha-ki d=f(U10) jest zgodny z oczekiwaniami. Wartość współczynnika wypełnienia d okazała się być niezależną od częstotliwości.

Obliczona sprawność h=70-90% równierz jest zgodna z przewidywaniami teoretycznymi. Ponadto stwierdziliśmy, że zmiana napięcia U1 nie zawsze wiąże się ze zmianą wartości szczytowej I_cp. Niekiedy powoduje ona zmianę kształtu prądu, a nie jego wartości maksymalnej.

Badany układ odznacza się wysokim współczynnikiem stabilizacji napięcia wyjściowego od zmian nap. wejściowego Ku=0.004, co oznacza, że wahania napięcia U1 nie wpływają na wartość napięcia U2.

Zmierzona przez nas rezystancja wyjściowa jest rezystancją dynamiczną, a jej ujemna wartość świadczy o odwrotnej proporcjonalności prądu I2 i napięcia U2.

Zwiększenie wartości współczynnika wypełnienia d powoduje analogiczne zmiany współczynników wypełnienia przebiegów I_C,U_CE2,U_tr,I_D i U_C2 oraz powoduje zwiększenie ich amplitudy.

Wartość szczytowa prądu kolektora obliczona na podstawie wzorów projektowych odbiega znacznie od wartości otzymanej doświadczalnie, natomiast teoretyczne wartości napięć kolektora są zbliżone do wartości otrzymanych podczas pomiarów laboratoryjnych.

Sprawność energetyczna, przy pomiarze dla częstotliwości 16 kHz , malała wraz ze wzrostem napięcia wejściowego, natomiast, przy pomiarze dla 32 kHz wzrostała.

---