Badanie zasilaczy i stabilizatorów napięcia stałego

Cel Ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z własnościami i podstawowymi parametrami układów zasilaczy i stabilizatorów napięcia stałego. W trakcie ćwiczenia badane są właściwości zasilaczy z prostownikiem dwupołówkowym w układzie mostkowym (Graetza) przy różnych obciążeniach, oraz trzy układy stabilizatorów napięcia stałego: parametryczny, szeregowy i równoległy.

Schematy Układów pomiarowych

Stabilizator parametryczny

Stabilizator szeregowy

Stabilizator równoległy

Wyniki

Stabilizator parametryczny

Iwy = -17,7mA

Iwe	Uwe	Uwy	Pwe	Pwy	n
-18,1	-6,13	-3,49	110,953	61,773	55,67%
-18,2	-7,18	-4,6	130,676	81,42	62,31%
-18,3	-8,11	-5,47	148,413	96,819	65,24%
-17,8	-9	-6,37	160,2	112,749	70,38%
-18,2	-11,17	-7,55	203,294	133,635	65,73%
-18,2	-11,14	-8,52	202,748	150,804	74,38%
-18,8	-12,11	-9,4	227,668	166,38	73,08%
-25	-13,15	-9,55	328,75	169,035	51,42%
-31,5	-14,17	-9,6	446,355	169,92	38,07%
-38,6	-15,27	-9,66	589,422	170,982	29,01%
-45	-16,24	-9,71	730,8	171,867	23,52%
-52	-17,29	-9,74	899,08	172,398	19,17%
-58,6	-18,26	-9,76	1070,036	172,752	16,14%

Iwy = -8,9

Iwe	Uwe	Uwy	Pwe	Pwy	n
-9,2	-6,1	-4,77	56,12	42,453	75,65%
-9,2	-7,08	-5,75	65,136	51,175	78,57%
-9,2	-8,08	-6,75	74,336	60,075	80,82%
-9,2	-9,11	-7,78	83,812	69,242	82,62%
-9,1	-10,2	-8,88	92,82	79,032	85,15%
-12,5	-11,25	-9,44	140,625	84,016	59,74%
-18,4	-12,19	-9,52	224,296	84,728	37,78%
-24,9	-13,18	-9,57	328,182	85,173	25,95%
-32,1	-14,28	-9,61	458,388	85,529	18,66%
-39,5	-15,4	-9,66	608,3	85,974	14,13%
-45,6	-16,33	-9,7	744,648	86,33	11,59%
-51,7	-17,25	-9,74	891,825	86,686	9,72%
-58,4	-18,26	-9,78	1066,384	87,042	8,16%

Uwe = -8,9

Iwe	Iwy	Uwy	Pwe	Pwy	n
-6,8	-6,6	-8,03	60,52	52,998	87,57%
-8	-7,8	-7,86	71,2	61,308	86,11%
-8,8	-8,6	-7,73	78,32	66,478	84,88%
-9,8	-9,5	-7,59	87,22	72,105	82,67%
-10,8	-10,5	-7,45	96,12	78,225	81,38%
-11,9	-11,6	-7,26	105,91	84,216	79,52%
-13,1	-12,7	-7,13	116,59	90,551	77,67%
-14,1	-13,7	-6,98	125,49	95,626	76,20%
-15,2	-14,7	-6,82	135,28	100,254	74,11%
-20,8	-20,2	-6,02	185,12	121,604	65,69%

Uwe = -17,5

Iwe	Iwy	Uwy	Pwe	Pwy	n
-55,2	-8	-9,73	491,28	77,84	15,84%
-55,1	-12,2	-9,75	490,39	118,95	24,26%
-55	-15,9	-9,74	489,5	154,866	31,64%
-55,1	-20,3	-9,72	490,39	197,316	40,24%
-55,2	-24,2	-9,7	491,28	234,74	47,78%
-54,8	-29,6	-9,66	487,72	285,936	58,63%
-55	-32,8	-9,64	489,5	316,192	64,59%
-55,3	-38,5	-9,6	492,17	369,6	75,10%
-56	-49,2	-9,5	498,4	467,4	93,78%

Stabilizator szeregowy

Iwy = -17,7

Iwe	Uwe	Uwy	Pwe	Pwy	n
-18,3	-6,13	-5,27	112,179	108,501	96,72%
-18,2	-7,28	-6,43	132,496	128,856	97,25%
-18,3	-8,22	-7,37	150,426	145,494	96,72%
-18,3	-9,22	-8,37	168,726	163,194	96,72%
-18,2	-10,22	-9,36	186,004	180,894	97,25%
-19,3	-11,17	-9,39	215,581	197,709	91,71%
-20,6	-12,27	-9,41	252,762	217,179	85,92%
-21,5	-13,12	-9,43	282,08	232,224	82,33%
-22,7	-14,2	-9,45	322,34	251,34	77,97%
-23,9	-15,18	-9,47	362,802	268,686	74,06%
-25,2	-16,29	-9,5	410,508	288,333	70,24%
-26,3	-17,27	-9,51	454,201	305,679	67,30%
-27,2	-18,13	-9,53	493,136	320,901	65,07%

Iwy = -8,9

Iwe	Uwe	Uwy	Pwe	Pwy	n
-9,2	-6,08	-5,34	55,936	54,112	96,74%
-9,2	-7,15	-6,42	65,78	63,635	96,74%
-9,2	-8,12	-7,39	74,704	72,268	96,74%
-9,2	-9,18	-8,45	84,456	81,702	96,74%
-9,2	-10,2	-9,42	93,84	90,78	96,74%
-10,3	-11,21	-9,44	115,463	99,769	86,41%
-11,5	-12,2	-9,46	140,3	108,58	77,39%
-12,6	-13,15	-9,48	165,69	117,035	70,63%
-13,6	-14,12	-9,5	192,032	125,668	65,44%
-14,9	-15,21	-9,52	226,629	135,369	59,73%
-15,9	-16,11	-9,54	256,149	143,379	55,97%
-17,2	-17,22	-9,56	296,184	153,258	51,74%
-18,3	-18,13	-9,57	331,779	161,357	48,63%

Uwe = -17,5

Iwe	Iwy	Uwy	Pwe	Pwy	n
-17,3	-8,5	-9,56	302,75	81,26	26,84%
-26	-17,1	-9,54	455	163,134	35,85%
-36,1	-27	-9,51	631,75	256,77	40,64%
-46,1	-36,8	-9,49	806,75	349,232	43,29%
-53,9	-44,5	-9,48	943,25	421,86	44,72%
-74,6	-64,7	-9,45	1305,5	611,415	46,83%
-81,1	-71,1	-9,43	1419,25	670,473	47,24%
-90,6	-80,2	-9,43	1585,5	756,286	47,70%
-108,8	-98,3	-9,4	1904	924,02	48,53%

Uwe = -8,9

Iwe	Iwy	Uwy	Pwe	Pwy	n
-7,7	-7,4	-8,33	134,75	61,642	45,75%
-12,8	-12,4	-8,25	224	102,3	45,67%
-19,7	-19,2	-8,16	344,75	156,672	45,45%
-29,5	-28,6	-8,04	516,25	229,944	44,54%
-38,2	-36,8	-7,95	668,5	292,56	43,76%
-44,8	-43,5	-7,87	784	342,345	43,67%
-51,8	-50,3	-7,8	906,5	392,34	43,28%
-59,9	-58,2	-7,71	1048,25	448,722	42,81%
-67,3	-65,4	-7,63	1177,75	499,002	42,37%
-80,8	-78,4	-7,48	1414	586,432	41,47%

Stabilizator równoległy

Iwy = -17,7

Iwe	Uwe	Uwy	Pwe	Pwy	n
-18,1	-6,07	-4,09	109,867	72,393	65,89%
-18,2	-7,22	-5,24	131,404	92,748	70,58%
-18,3	-8,08	-6,08	147,864	107,616	72,78%
-18,2	-9,21	-7,23	167,622	127,971	76,34%
-21,8	-10,14	-7,77	221,052	137,529	62,22%
-28,6	-11,1	-8,01	317,46	141,777	44,66%
-36,8	-12,12	-8,15	446,016	144,255	32,34%
-45,9	-13,19	-8,25	605,421	146,025	24,12%
-54,1	-14,12	-8,32	763,892	147,264	19,28%
-63,2	-15,13	-8,37	956,216	148,149	15,49%
-72,6	-16,16	-8,41	1173,216	148,857	12,69%
-81	-17,1	-8,44	1385,1	149,388	10,79%
-91,1	-18,16	-8,47	1654,376	149,919	9,06%

Iwy = -8,9

Iwe	Uwe	Uwy	Pwe	Pwy	n
-9,2	-6,07	-4,99	55,844	44,411	79,53%
-9,2	-7,15	-6,08	65,78	54,112	82,26%
-92	-8,2	-7,12	754,4	63,368	8,40%
-12,7	-9,27	-7,8	117,729	69,42	58,97%
-18,9	-10,16	-8,01	192,024	71,289	37,13%
-26,6	-11,12	-8,14	295,792	72,446	24,49%
-35,9	-12,2	-8,25	437,98	73,425	16,76%
-43,7	-13,1	-8,31	572,47	73,959	12,92%
-53,9	-14,28	-8,37	769,692	74,493	9,68%
-63,4	-15,22	-8,42	964,948	74,938	7,77%
-72,4	-16,19	-8,45	1172,156	75,205	6,42%
-81,2	-17,11	-8,48	1389,332	75,472	5,43%
-90,8	-18,16	-8,51	1648,928	75,739	4,59%

Uwe = -8,9

Iwe	Iwy	Uwy	Pwe	Pwy	n
-11,2	-7	-7,83	99,68	54,81	54,99%
-12,8	-10,6	-7,66	113,92	81,196	71,27%
-14,7	-14,2	-7,45	130,83	105,79	80,86%
-18,1	-17,6	-7,09	161,09	124,784	77,46%
-21,6	-21	-6,72	192,24	141,12	73,41%
-25,7	-25	-6,28	228,73	157	68,64%
-28,7	-27,9	-5,97	255,43	166,563	65,21%
-32,3	-31,4	-5,58	287,47	175,212	60,95%
-38,4	-37,2	-4,94	341,76	183,768	53,77%
-45,3	-44	-4,2	403,17	184,8	45,84%

Uwe = -17,5

Iwe	Iwy	Uwy	Pwe	Pwy	n
-86,9	-8	-8,51	773,41	68,08	8,80%
-87,1	-15	-8,48	775,19	127,2	16,41%
-87,3	-23,4	-8,45	776,97	197,73	25,45%
-87,6	-33	-8,4	779,64	277,2	35,55%
-88	-41,7	-8,35	783,2	348,195	44,46%
-88,3	-47,7	-8,32	785,87	396,864	50,50%
-89,2	-59,1	-8,22	793,88	485,802	61,19%
-89,5	-63,2	-8,18	796,55	516,976	64,90%
-90,6	-73	-8,05	806,34	587,65	72,88%
-92,2	-82,4	-7,88	820,58	649,312	79,13%

Obliczenia

Stabilizator parametryczny

Współczynnik stabilizacji napięcia obliczony na podstawie charakterystyki U_wy=f(U_we), dla U_we od -6,1V do -18,26V, I_wy≈-8,9mA.

$$S_{u} = \frac{U_{\text{wy}}}{U_{\text{we}}} = \frac{- 9,78V - \left( - 4,47V \right)}{- 18,26V - \left( - 6,1V \right)} = \frac{- 5,31V}{- 12,16V} \approx 0,437$$

Rezystancja wyjściowa obliczona na podstawie charakterystyki
U_wy=f(I_wy), dla I_wy od –6,6mA do -20,2mA, U_we≈-8,9V

$$R_{\text{wy}} = - \frac{U_{\text{wy}}}{I_{\text{wy}}} = - \frac{- 6,02V - \left( - 8,03V \right)}{- 20,2mA - \left( - 6,6\text{mA} \right)} = - \frac{2,01V}{- 13,6\text{mA}} = 0,147k\Omega = 147\Omega$$

Stabilizator szeregowy

Współczynnik stabilizacji napięcia obliczony na podstawie charakterystyki
U_wy=f(U_we), dla U_we od -6,13V do -18,13V, I_wy≈-17,7mA

$$S_{u} = \frac{U_{\text{wy}}}{U_{\text{we}}} = \frac{- 9,53V - \left( - 5,27V \right)}{- 18,13V - \left( - 6,13V \right)} = \frac{- 4,26V}{- 12,17V} \approx 0,35$$

Rezystancja wyjściowa obliczona na podstawie charakterystyki
U_wy=f(I_wy), dla I_wy od -8,5mA do -98,3mA, U_we≈-17,5V

$$R_{\text{wy}} = - \frac{U_{\text{wy}}}{I_{\text{wy}}} = - \frac{- 9,40V - \left( - 9,56V \right)}{- 98,3mA - \left( - 8,5mA \right)} = - \frac{0,16V}{- 89,8\text{mA}} \approx 0,0017k\Omega = 1,7\Omega$$

Stabilizator równoległy

Współczynnik stabilizacji napięcia obliczony na podstawie charakterystyki
U_wy=f(U_we), dla U_we od -6,07V do -18,16V, I_wy≈-8,9mA

$$S_{u} = \frac{U_{\text{wy}}}{U_{\text{we}}} = \frac{- 8,51V - \left( - 4,99V \right)}{- 18,16V - \left( - 6,07V \right)} = \frac{- 3,52V}{- 12,09V} \approx 0,29$$

Rezystancja wyjściowa obliczona na podstawie charakterystyki
U_wy=f(I_wy), dla I_wy od -7mA do -44mA, U_we≈-8,9V

$$R_{\text{wy}} = - \frac{U_{\text{wy}}}{I_{\text{wy}}} = - \frac{- 4,2V - \left( - 7,83V \right)}{- 44mA - \left( - 7\text{mA} \right)} = - \frac{3,63V}{- 37,0mA} \approx 0,098k\Omega = 98\Omega$$

Wnioski