KLASa --> [Author:Szczepan ]	IMIĘ I NAZWISKO	Nr w dzienniku	ZESPÓŁ SZKÓŁ ŁĄCZNOŚCI W KRAKOWIE
3Ti		22
						Pracownia elektroniczna
Nr. Ćw.	Temat ćwiczenia	Data	Ocena	Podpis
3	Badanie układów prostowniczych i powielaczy napięcia	1.03.2000

1. Opisać budowę i zasadę działania prostowników:

• jednopołówkowego

• dwupołówkowego symetrycznego

• mostkowego

2. Opisać budowę i zasadę działania, oraz zakres zastosowań biernych, filtrów RLC stosowanych w zasilaczach.

3. Zdefiniować podstawowe parametry zasilaczy niestabilizowanych.

4. Badanie prostowników i filtrów.

• narysować schemat układu pomiarowego

• zestawić układ pomiarowy

• stosując metodę „punkt po punkcie” zdjąć charakterystyki prądowo-napięciowe

Uobc=f(Iobc), oraz Ut=f(Iobc), oraz przerysować oscylogramy dla wszystkich prostowników w następujących przypadkach:

-odłączony C1,C2,R1,R2

-załączony C1

-załączony C2

-załączony C1,R1

-załączony C1,R1,C2

• wyniki pomiarów zestawić w tabelach i na ich podstawie wykreślić charakterystyki

5. Opisać budowę i zasadę działania powielaczy napięcia:

• Villarda

• Delona

• Greinachera

6. Badanie powielaczy napięcia:

• narysować schematy ideowe wyżej wymienionych układów

• stosując metodę „punkt po punkcie” zdjąć charakterystyki prądowo napięciowe

Uwy=f(Uwe), Uwy=f(Iobc)

• wyniki pomiarów zestawić w tabelach i na ich podstawie wykreślić charakterystyki

7. Podać wnioski wynikające z przeprowadzonego ćwiczenia.

8. Podać wykaz użytych przyrządów.

Ad.1

Zasilacz jest układem elektronicznym, którego zadaniem jest doprowadzenie napięcia zasilania do innego układu w zadanej formie. Duża cześć układów elektronicznych musi być zasilana napięciem stałym, a już na pewno napięciem o odpowiedniej wartości. Jak wiemy, zasilania sieciowe nie mogą nam tego zapewnić, ponieważ są to napięcia zmienne, o dużej wartości. Dlatego rola większej ilości zasilaczy sprowadza się do zamiany takiegoż przebiegu na przebieg stały, tętniący, posiadający składowa stała, rożna od zera.

Układ zasilający zbudowany jest z kilku zasadniczych bloków:

• transformatora

• prostownika

• filtra

• bloku stabilizującego

Zadaniem transformatora jest zmniejszenie (lub zwiększenie) wartości napięcia sieciowego, oraz odseparowanie galwaniczne zasilacza od sieci. Transformator jest z regóły największym, gabarytowo, elementem układu, decyduje tez o jego masie. Dzieje się tak za sprawa rdzenia, który jest umieszczony wewnątrz uzwojenia, a którego zadaniem jest zwiększenie indukcyjności wzajemnej uzwojeń.

Prostownik to zasadnicza cześć zasilacza. Jego funkcja, to zamiana przebiegu zmiennego na jednostronnie pulsujący.

Funkcja filtra, to zmniejszenie amplitudy tętnień. Po wyprostowaniu, kształt przebiegu jest jeszcze daleki od stałego. Po przepuszczeniu przez filtr, przebieg ma duża mniejsza amplitudę, natomiast miejsce starej wypełnia składowa stała.

Blok stabilizujący, jak sama nazwa wskazuje, dokonuje stabilizacji końcowej napięcia, ustala jego wartość wyjściowa, a często umożliwia jej regulacje z zewnątrz.

Wyróżniamy 3 rodzaje prostowników:

• jednopołówkowy

• dwupołówkowy symetryczny

• mostkowy

W prostowniku jednopołówkowym występuje jedna dioda prostownica, włączona szeregowo z obciążeniem i źródłem zasilania. Układ taki przepuszcza tylko jedna polówkę okresu, eliminując druga.

Prostownik dwupołówkowy symetryczny jest zbudowany jako połączenie dwóch oczek prostownika jednopołówkowego, gdzie częścią wspólna jest obciążenie. Zasilania tych oczek są zrealizowane z jednego uzwojenia wtórnego, przedzielonego na pol. Jedno oczko jest odpowiedzialne za jedna polówkę okresu, natomiast drugie-za przeciwna. Dzięki temu mamy zachowane obydwie połówki okresu, z ta różnica ze są one tego samego znaku. Obydwa te sposobu powodują jednak straty ze względu na wykorzystanie źródła napięcia. Nie dzieje się tak w przypadku prostownika mostkowego. Jest tu wykorzystany tzw.mostek Graeca. Składa się on czterech diod, połączonych jak na rysunku poniżej. Ten układ pozwala na pełne wykorzystanie energii źródła napięcia. Zapewnia on znaczną stabilizację, jednakże wadą ich jest duża oporność wyjściowa. Dlatego też stosuje się je z reguły przy stałej oporności bciążeniowej.

Filtry są zbudowane z elementów biernych. Ich główna częścią są elementy reaktancyjne.

Filtr działa na zasadzie ładowania i rozładowywania kondensatora, lub gromadzenia energii przez cewkę i oddawania jej w odpowiednim momencie. Uzyskujemy dzięki temu wygładzenie charakterystyki. Filtry z wejściem pojemnościowym stosuje się dla zmniejszenia tętnień napięć prostownikach małej mocy. Filtry z wejciem indukcyjnym stosuje się w prostownikach większej mocy przy duzych prądach obciążenia (głównie w układach wielofazowych). Wadą ich są duże gabaryty zwłaszcza dla f = 50 Hz. Dlatego częściej stosjemy je w zasilaczach impulsowych.

Prostownik jednopołówkowy:

Prostownik jednopołówkowy z filtrem C:

Jednopołówkowy z filtrem CRC:

Prostownik dwupołówkowy symetryczny:

Prostownik dwupołówkowy z filtrem:

Prostownik dwupołówkowy z filtrem RC:

Prostownik mostkowy:

Prostownik mostkowy z filtrem:

Prostownik dwupołówkowy z filtrem CRC:

Powielacz napięcia, to układ prostowniczy z obciążeniem pojemnościowym, który umożliwia zwielokrotnienie wartości napięcia wyprostowanego, bez zmiany przemiennego napięcia zasilającego. Działa on na zasadzie połączenia szeregowego kilku kondensatorów, takiego, ze każdy z nich jest ładowany przez oddzielny prostownik. Napięcie wyjściowe jest napięciem sumarycznym obciążenia tych kondensatorów.

Powielacz Delona jest powielaczem symetrycznym. Składa się zasadniczo z dwóch kondensatorów. Przy dodatniej półfali ładuje się jeden z nich, aby przy rozładowaniu zsumować się z napięciem przeciwnej półfali. W tym czasie ładuje się drugi kondensator, a cykl powtarza się. Dzięki temu napięcie uzyskane na obciążeniu jest prawie dwukrotnie większe od napięcia wejściowego. Kondensatory muszą miec takie same stałe czasowe.

W powielaczach niesymetrycznych, jeden z kondensatorów jest ładowany przy

ujemnej półfali napięcia wejściowego. Przy dodatniej półfali napięcie wejściowe sumuje

się z napięciem naładowanego kondensatora, lądując drugi kondensator, połączony równolegle z obciążeniem. Dlatego napięcie na obciążeniu jest suma napięcia wejściowego i napięcia pierwszego kondensatora.

Powielacz Delona:

Wnioski:

-w prostownikach z filtrem, wraz ze wzrostem prądu obciążenia, rośnie amplituda tętnień

-w prostowniku jednopołówkowym wzrasta ona szybciej, niz. w pozostałych

-przy wzroście prądu obciążenia, powielacz napięcia powoli traci sprawność utrzymywania odpowiedniej wartości napięcia na wyjściu

Wykaz użytych przyrządów:

• 3 x mierniki cyfrowe YF-3503

• oscyloskop OS-352

• 2 x opornice suwakowe

• model do badania układów prostowniczych, filtrów i powielaczy napięcia

---