Katarzyna Banaszak

Monika Marczak

Michał Bernacki

ĆWICZENIE NR 2.

Przetwornica półmostkowa

06.03.2006

1. Sposób pomiaru.

Schemat badanej przetwornicy półmostkowej przedstawia poniższy rysunek:

Przedstawiony układ można badać przy otwartej i zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. W doświadczeniu badany był wpływ parametrów układu (napięcie odniesienia, rezystancja obciążenia) na napięcie wyjściowe i przebiegi czasowe przetwornicy, ze szczególnym uwzględnieniem zachowania tranzystorów T1 i T2.

2. Charakterystyki przetwornicy półmostkowej.

1. Przetwornica z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego.

Wykres 1. przedstawia charakterystykę przejściową przetwornicy - napięcie wyjściowe w funkcji napięcia wejściowego - przy otwartej pętli sprzężenia zwrotnego. Napięcie odniesienia (U_ref) wpływa na nachylenie charakterystyki. Wzrost napięcia odniesienia powoduje wzrost napięcia wyjściowego. Charakterystyka przejściowa przetwornicy wyrażona jest zależnością liniową.

Wykres 2. przedstawia zależność napięcia wyjściowego od napięcia odniesienia (U_ref) przy ustalonej wartości napięcia wejściowego (U_we=8V). W zakresie 0-3V jest to zależność liniowa (wpływ ten dało się zauważyć przy badaniu charakterystyki przejściowej). Powyżej 3V napięcie odniesienia praktycznie nie wpływa na wartość napięcia wyjściowego.

Na wykresie 3. widoczna jest zależność czasu trwania impulsu sterującego tranzystor T1 od wartości napięcia odniesienia (U_ref) dla dwóch różnych wartości obciążenia i przy ustalonej wartości napięcia wejściowego (U_we=20V). Jak widać wzrost napięcia odniesienia powoduje wydłużenie czasu trwania impulsu sterującego (jest to zależność liniowa). Jednak powyżej U_ref=3V zmiana napięcia odniesienia nie wpływa na czas t_w. Rezystancja obciążenia tylko w nieznaczny sposób wpływa na impuls sterujący tranzystor - dla wyższej wartości rezystancji (R=20) czas t_w jest niewiele dłuższy.

2. Przetwornica z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego.

Wykres 4.przedstawia charakterystykę przejściową przetwornicy - napięcie wyjściowe w funkcji napięcia wejściowego - przy zamkniętej pętli sprzężenia zwrotnego. Napięcie odniesienia (U_ERR) wpływa na szybkość reakcji układu. Wzrost napięcia odniesienia powoduje, że układ zaczyna reagować przy wyższych wartościach napięcia wejściowego (dla U_ERR=1.5V - około 5V, dla U_ERR=2.5V - około 8V). Poza tym charakterystyki przejściowe dla różnych wartości napięć odniesienia pokrywają się - napięcie U_ERR właściwie nie wpływa na wartość napięcia wyjściowego.

Wykres 5. przedstawia zależność napięcia wyjściowego od napięcia odniesienia (U_ERR) przy ustalonej wartości napięcia wejściowego (U_we=20V). Co dało się już zauważyć na charakterystykach przejściowych, napięcie odniesienia nie wpływa na wartość napięcia wyjściowego. Dopiero dla U_ERR większych od 3V następuje gwałtowne załamanie charakterystyki. Wpływ rezystancji obciążenia jest teraz wyraźniejszy niż dla układu z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego. Zwiększenie obciążenia powoduje wzrost napięcia na wyjściu układu.

3. Sprawność energetyczna przetwornicy półmostkowej.

Sprawność energetyczna badanej przetwornicy półmostkowej wyraża się wzorem:

gdzie:

P_we - moc wyjściowa zewnętrznego źródła zasilania

P_wy - moc wydzielana na obciążeniu przetwornicy

Pomiar mocy został przeprowadzony dla najwyższych wartości napięcia odniesienia

(U_ref=4.21V, U_ERR=3.1V)

Sprawność przetwornicy z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego:

Sprawność przetwornicy z zamkniętą pętlą sprzężenia zwrotnego:

Sprawności obu badanych układów przetwornicy są podobnego rzędu. Większą sprawność energetyczną posiada przetwornica półmostkowa z otwartą pętlą sprzężenia zwrotnego.

4. Przebieg napięcia na bramkach tranzystorów T1 i T2.

---