Импульсные стабилизаторы напряжения

Рассмотрение особенностей современных электрических и радиотехнических устройств. Использование стабилизаторов для обеспечения постоянства напряжения. Исследование принципа работы импульсного стабилизатора, а также его моделирование в среде Micro-Cap.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид лабораторная работа
Язык русский
Дата добавления 24.12.2014
Размер файла 3,0 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минобрнауки России

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

"Ижевский государственный технический университет

имени М.Т. Калашникова"

Кафедра "Радиотехника"

Лабораторная работа

Импульсные стабилизаторы напряжения

Выполнил студент

группы Б05-283-1

Ворсина А.С.

Проверил

д.т.н., профессор

Шелковников Ю.К.

Ижевск 2014

Содержание

напряжение стабилизатор импульсный радиотехнический

Введение

1. Цель работы

2. Краткие теоретические сведения

3. Задание на моделирование в среде Micro-Cap

3.1 Построение схемы импульсного стабилизатора напряжения

3.2 Построение графиков, нахождение параметров ИСН

Заключение

Список литературы

Введение

Современные электрические и радиотехнические устройства должны отличаться надежностью и экономичностью работы, длительным сроком службы, зачастую небольшими массогабаритными показателями и весьма высокой точностью. Как для маломощных источников, так и при подключении к сетям большой мощности для обеспечения постоянства напряжения обычно используются специальные устройства - стабилизаторы напряжения, которые включаются между источником и потребителем. Особо следует выделить компенсационные стабилизаторы напряжения (КСН). В одних случаях они используются как высокостабильные источники питания, в других - как источники образцового напряжения.

Образцовое напряжение необходимо в системах авторегулирования и телеметрии, измерительных схем, в схемах электрического моделирования. Техника стабилизации напряжения в настоящее время достигла значительных успехов и, используя достижения измерительной техники, электроники, радиотехники и техники автоматического регулирования, продолжает бурное развитие. При помощи достижений в области полупроводниковой техники удалось получить простые высокостабильные источники образцового напряжения практически любой мощности. Наиболее характерной чертой научно-технического прогресса является переход к полностью автоматизированному производству на базе использования электронной техники.

1. Цель работы

Целью работы являются исследование принципа работы импульсного стабилизатора, а также его моделирование в среде Micro-Cap.

2. Краткие теоретические сведения

Стабилизатор напряжения -- преобразователь электрической энергии, позволяющий получить на выходе напряжение, находящееся в заданных пределах при значительно больших колебаниях входного напряжения и сопротивления нагрузки.

Импульсный стабилизатор напряжения -- это стабилизатор напряжения, в котором регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть бомльшую часть времени он находится либо в режиме отсечки, когда его сопротивление максимально, либо в режиме насыщения -- с минимальным сопротивлением, а значит может рассматриваться как ключ. Плавное изменение напряжения происходит благодаря наличию интегрирующего элемента: напряжение повышается по мере накопления им энергии и снижается по мере отдачи её в нагрузку. Такой режим работы позволяет значительно снизить потери энергии, а также улучшить массогабаритные показатели, однако имеет свои особенности.

Разновидности

По соотношению входного и выходного напряжения

· Понижающие

· Повышающие

· С произвольным изменением напряжения

· Инвертирующие

По типу ключевого элемента

· На полевых транзисторах

· На тиристорах

· На биполярных транзисторах

Интегрирующим элементом может быть

· Дроссель

· Конденсатор

· Аккумулятор

В зависимости от режима работы могут быть стабилизаторы

· на основе широтно-импульсной модуляции

· двухпозиционные (или релейные)

Принцип действия

Важнейшими элементами импульсного источника питания являются ключ -- устройство, способное за короткое время изменить сопротивление прохождению тока с минимального на максимальное, и наоборот, и интегратор, напряжение на котором не может измениться мгновенно, а плавно растёт по мере накопления им энергии и так же плавно падает по мере отдачи её в нагрузку. Простейшим примером такого элемента может служить конденсатор, перед которым включено некоторое ненулевое сопротивление (в качестве которого может служить, к примеру, внутреннее сопротивление источника питания)

Особенности использования

Фильтрация импульсных помех

Импульсный стабилизатор напряжения является источником высокочастотных помех в связи с тем, что содержит ключи, коммутирующие ток. Сложно подобрать такой режим работы ключей, чтобы коммутация происходила в моменты, когда через ключ не протекает ток при размыкании, или на ключе нулевое напряжение при замыкании. Поэтому в моменты коммутации возникают довольно значительные броски напряжения и тока, распространяющиеся как на вход, так и на выход стабилизатора. Для поглощения помех помехоподавляющие фильтры устанавливаются как на входе, так и на выходе стабилизатора.

Использование в сетях переменного тока

Рассмотренные импульсные преобразователи напряжения преобразуют постоянный ток на входе в постоянный ток на выходе. Для питания устройств от сети переменного тока необходимо устанавливать на входе выпрямитель и сглаживающий фильтр. Стоит отметить, что импульсный стабилизатор напряжения под нагрузкой имеет отрицательное дифференциальное сопротивление: при повышении напряжения на входе для сохранения выходного напряжения уменьшается входной ток, и наоборот. Если подключить такой стабилизатор через мостовой выпрямитель в сеть переменного тока, он станет источником нечётных гармоник[11]. Поэтому, чтобы обеспечить достаточный коэффициент мощности, требуется компенсатор.

Недостатки

· Импульсные помехи. В связи с этим недопустимо применение низкочастотных импульсных БП для некоторых видов аппаратуры (напр., УМЗЧ);

· Невысокий cosц, что требует включения компенсаторов коэффициента мощности;

· Меньшая надёжность, обусловленная как сложностью схемы, так и режимом работы ключевых элементов (высокое напряжение, большие мгновенные токи, большое число переключений за период эксплуатации, тяжёлый температурный режим кристалла диода или транзистора);

· Трудность самостоятельной настройки или ремонта, обязательно требующая специальных навыков;

· Тяжесть последствий при выходе из строя ключевых элементов;

· Меньшее время наработки на отказ;

· В случае их наличия, сердечники из распылённого железа содержат органический диэлектрик, вследствие чего подвержены термическому старению;

3. Задание на моделирование в среде Micro-Cap

Параметры и условия эксплуатации ИСН приведены в таблице 1.

Таблица 1

Напряжение питания меняется не более чем на

ДUпит = ±4 В

Амплитуда пульсаций выходного напряжения не более, мВ

100

Нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения, тока нагрузки и температуры окружающей среды от номинального значения, %

дUн < ± 2%

Интервал рабочей температуры окружающей среды, °С

-20...+70

Частота преобразования, кГц

fпр = 30 кГц

Среднее значение КПД при максимальном токе нагрузки во всем интервале изменения входного напряжения, %

70

Нагрузка в пределах

от 3 Ом до 30 Ом

Номинальное значение выходного напряжения

Uн = (21±3) В

Ток нагрузки

Iн = (2,5±0,5) А

Температурный коэффициент стабилизатора

г = 5 мВ/°С

Заданный коэффициент пульсаций не более

1%

3.1 Построение схемы импульсного стабилизатора напряжения

В лабораторной работе исследуется принципиальная схема ИСН с релейной системой регулирования (рис. 1).

Рис. 1. Принципиальная схема исследуемого ИСН

Перечень элементов схемы приведен в таблице 2.

Таблица 2

Моделирование схемы проводим по 1-му варианту.

3.2 Построение графиков, нахождение параметров ИСН

1. Построение графика АПХ, расчет Kст, расчет КПД стабилизатора:

Используем анализ по постоянному току DC. В окне Micro-Cap 10.0.7.0 выбираем вкладку Анализ-Анализ по постоянному току. В появившемся окне Установки анализа по постоянному току необходимо указать диапазон изменения входного напряжения. Для этого в строке Variable 1 установить: Method=Auto, Name=Vl, Range=10,0,.5. В нижней части окна задать параметры графика АПХ: Выражение по оси X=V(IN), Выражение по оси Y =V(OUT), Масштаб оси X =AutoAlways, Масштаб по оси Y = AutoAlways. Для начала анализа нажать кнопку Запустить (рис. 3).

Рис. 2. Окно Установки анализа по постоянному току

Рис. 3. График зависимости V(OUT)=f(V(IN))

На экране появляется график зависимости V(OUT)=f(V(IN))(Рис.4). Для определения минимального допустимого входного напряжения стабилизатора найдем и обозначим параметры точки излома АПХ, используя кнопку Точка перегиба на панели инструментов. Первое значение соответствует координате по горизонтали и принимается как искомая величина, второе значение соответствует координате по вертикали и является выходным напряжением стабилизатора в рабочем режиме.

Найдем коэффициент стабилизации схемы, определяемый в виде

= (1)

где =0,980- наклон АПХ.

Наклон АПХ определяется в окне результатов моделирования при использовании двух перемещаемых курсоров в виде перекрестий линий, сопровождающихся показаниями координат их местоположения на графике. Курсоры могут быть точно установлены в заданные точки как по оси Y, так и по оси X. На панели инструментов выбираем Идти по X. И на экране появляется дополнительное окно Перейти к X, где нужно указать координату левого или правого курсора и нажать соответствующую кнопку (Left или Right). По окончании перемещения курсоров экрана окно закрыть кнопкой Close. При этом в нижней части экрана выводятся координаты точек по осям в колонках Левая и Правая. В колонке Разность приводится разница координат точек по осям, а в колонке Наклон в первой строке указывается наклон АПХ, рассчитанный по точкам пересечения, а во второй строке - единичное значение.

Для перемещения курсоров в рабочую часть АПХ можно использовать мышь. Курсор мыши выводится в точку АПХ, где должен находиться, например, левый курсор экрана, затем нажимается левая кнопка мыши, и курсор экрана занимает положение курсора мыши. Для перемещения правого курсора экрана необходимо использовать правую кнопку мыши.

Рис. 4.Определение параметра Slope

2. Расчет коэффициента сглаживания пульсаций:

Коэффициент сглаживания пульсаций определяется по формуле:

, (2)

где Uвх, Uвых - амплитуды пульсаций входного и выходного напряжений стабилизатора соответственно. Для определения амплитуд воспользуемся анализом переходных процессов. Для этого во вкладке Анализ выбираем Анализ переходных процессов. В настройках анализа выберем диапазон времени 25 мкс. В нижней части окна задать параметры графика: Выражение по оси X=Т, Выражение по оси Y =V(IN);Выражение по оси X=Т, Выражение по оси Y =V(OUT); Масштаб оси X =AutoAlways, Масштаб по оси Y = AutoAlways. Для начала анализа нажать кнопку Запустить (Рис. 6).

Рис. 5. Окно Установки анализа переходных процессов

На экране появляется график зависимости V(1)=f(t) и V(2)=f(t). Далее следует определить амплитуды этих сигналов. Для этого воспользуемся функцией определения глобального максимума и минимума.

Из графиков можно определить значения амплитуды сигнала на входе и на выходе схемы. Подставляя эти значения в формулу, находим коэффициент сглаживания пульсаций.

Рис. 6. график зависимости V(1)=f(t) и V(2)=f(t)

3. Динамический анализ по постоянному току (температурный коэффициент стабилизатора; внутреннее сопротивление стабилизатора).

Температурный коэффициент стабилизатора равен отношению приращения выходного напряжения ?Uвых к приращению температуры окружающей среды ?tокр при неизменном входном напряжении и токе нагрузки (Uвх=const,Iвх=const): г=?Uвых/?tокр.

Для определения температурного коэффициента воспользуемся динамическим анализом по постоянному току. Для этого во вкладке Анализ выбираем Динамический анализ по постоянному току. Для начала определим напряжение выхода при температуре -20°С. Также определим, какой потенциал будет в этой точке при 60°С.

Рис. 7. Динамический DC анализ: а - T=-20°С; б - T=60°С

Подставляем полученные значения в формулу:

Внутреннее сопротивление стабилизатора ri, определяется как отношение приращения выходного напряжения ?Uвых к приращению тока нагрузки ?IН, при неизменном входном напряжении Uвх=const:ri =?Uвых /?Iн.

В стабилизаторах напряжения внутреннее сопротивление может достигать тысячных долей ома.

Для определения внутреннего сопротивления стабилизатора воспользуемся динамическим анализом по постоянному току(dynamic DC). Далее необходимо измерить значения тока и напряжения в нагрузке, так же зафиксировать их изменения при изменении сопротивления нагрузки. В установках анализа укажем комнатную температуру (т.е. 27°С). Нажмём на кнопки, позволяющие отобразить токи и узловые потенциалы.

Рис. 8. Установки динамического DC анализа

На основе полученных данных находим внутреннее сопротивление стабилизатора.

4. Метод Монте-Карло.

Для проведения анализа методом Монте-Карло необходимо задать разброс параметров пассивных элементов схемы. Проделаем это на примере резистора R1. Дважды щелкнем на резисторе левой кнопкой мыши и вызовем тем самым окно настройки компонента. В пункте MODEL пропишем RES1 и щелкнем клавишу Enter. Далее пройдем в меню Models в нижней левой части экрана. В поле пропишем команду RES1 RES (R=1 DEV=10%). Что означает - варьировать случайным разбросом сопротивление модели RES1 в пределах 10% относительно номинала. Проделаем аналогичную операцию для всех пассивных элементов цепи.

Рис. 10.Окно "Resistors"

Рис. 11. Рабочее поле вкладки "Models"

Следующим шагом является проведение Анализа по постоянному току. В верхнем рабочем поле появиться вкладка Монте-Карло (Рис. 15). Далее вызываем меню настройки анализа методом Монте-Карло, нажав на кнопку Опции. Выберем в нем распределение Гаусса (Gauss), Число вариантов установим равным 300. В окне Статус выберем Вкл. Нажав кнопку Get, вызовем меню функций, по которым будет проводиться анализ. В графе Function выберем параметр Slope. Нажимаем кнопку Да.

Рис. 12. Вкладка "Монте-Карло"

Рис. 13. Окно "Опции Монте-Карло"

Затем необходимо повторить DC анализ. На графике отобразятся итоги всех трехсот выборок. В меню настройки выбираем пункт HistogramsAdd Histogram. На экране появится гистограмма распределений Slope (рис. 14).

Рис. 14.Гистограмма распределений

5. Расчет выходного сопротивления стабилизатора.

Для определения выходного сопротивления стабилизатора в схеме ИСН произведем замену сопротивления нагрузки на источник тока. Отметим, что источник необходимо включить в направлении протекания тока в схеме.

Для расчета воспользуемся вкладкой Анализ по постоянному току. В появившемся окне Установки анализа по постоянному току необходимо указать параметры ВАХ стабилизатора. Для этого в строке Variable 1 установить: Method=Auto, Name=Il, Range=5,0,.5. В нижней части окна задать параметры графика ВАХ: Выражение по оси X=I(I1), Выражение по оси Y =V(OUT), Масштаб оси X =AutoAlways, Масштаб по оси Y = AutoAlways. Для начала анализа нажать кнопку Запустить (Рис. 15)

Рис. 15. Окно Установки анализа по постоянному току

ВАХ стабилизатора напряжения будет иметь следующий вид:

Рис. 16. ВАХ стабилизатора напряжения

Затем на панели инструментов выбираем Идти по X,указываем координату левого или правого курсора и нажимаем соответствующую кнопку (Left или Right). По окончании перемещения курсоров экрана окно закрыть кнопкой Close. Значение в колонке Наклон (взятое по модулю) и есть искомое выходное сопротивление стабилизатора RВЫХ.

RВЫХ.=

Моделирование схемы проводим по 4-му варианту.

1. Построение графика АПХ, расчет Kст, расчет КПД стабилизатора:

Используем анализ по постоянному току DC. В окне Micro-Cap 10.0.7.0 выбираем вкладку Анализ-Анализ по постоянному току. В появившемся окне Установки анализа по постоянному току необходимо указать диапазон изменения входного напряжения. Для этого в строке Variable 1 установить: Method=Auto, Name=Vl, Range=10,0,.5. В нижней части окна задать параметры графика АПХ: Выражение по оси X=V(IN), Выражение по оси Y =V(OUT), Масштаб оси X =AutoAlways, Масштаб по оси Y = AutoAlways. Для начала анализа нажать кнопку Запустить (рис. 3).

Рис. 2. Окно Установки анализа по постоянному току

Рис. 3. График зависимости V(OUT)=f(V(IN))

На экране появляется график зависимости V(OUT)=f(V(IN))(Рис.4). Для определения минимального допустимого входного напряжения стабилизатора найдем и обозначим параметры точки излома АПХ, используя кнопку Точка перегиба на панели инструментов. Первое значение соответствует координате по горизонтали и принимается как искомая величина, второе значение соответствует координате по вертикали и является выходным напряжением стабилизатора в рабочем режиме.

Найдем коэффициент стабилизации схемы, определяемый в виде

= (1)

где - наклон АПХ.

Наклон АПХ определяется в окне результатов моделирования при использовании двух перемещаемых курсоров в виде перекрестий линий, сопровождающихся показаниями координат их местоположения на графике. Курсоры могут быть точно установлены в заданные точки как по оси Y, так и по оси X. На панели инструментов выбираем Идти по X. И на экране появляется дополнительное окно Перейти к X, где нужно указать координату левого или правого курсора и нажать соответствующую кнопку (Left или Right). По окончании перемещения курсоров экрана окно закрыть кнопкой Close. При этом в нижней части экрана выводятся координаты точек по осям в колонках Левая и Правая. В колонке Разность приводится разница координат точек по осям, а в колонке Наклон в первой строке указывается наклон АПХ, рассчитанный по точкам пересечения, а во второй строке - единичное значение.

Для перемещения курсоров в рабочую часть АПХ можно использовать мышь. Курсор мыши выводится в точку АПХ, где должен находиться, например, левый курсор экрана, затем нажимается левая кнопка мыши, и курсор экрана занимает положение курсора мыши. Для перемещения правого курсора экрана необходимо использовать правую кнопку мыши.

Рис. 4.Определение параметра Slope

2. Расчет коэффициента сглаживания пульсаций:

Коэффициент сглаживания пульсаций определяется по формуле:

(2)

где Uвх, Uвых - амплитуды пульсаций входного и выходного напряжений стабилизатора соответственно. Для определения амплитуд воспользуемся анализом переходных процессов. Для этого во вкладке Анализ выбираем Анализ переходных процессов. В настройках анализа выберем диапазон времени 25 мкс. В нижней части окна задать параметры графика: Выражение по оси X=Т, Выражение по оси Y =V(IN);Выражение по оси X=Т, Выражение по оси Y =V(OUT); Масштаб оси X =AutoAlways, Масштаб по оси Y = AutoAlways. Для начала анализа нажать кнопку Запустить (Рис.6).

Рис. 5. Окно Установки анализа переходных процессов

На экране появляется график зависимости V(1)=f(t) и V(2)=f(t). Далее следует определить амплитуды этих сигналов. Для этого воспользуемся функцией определения глобального максимума и минимума.

Из графиков можно определить значения амплитуды сигнала на входе и на выходе схемы. Подставляя эти значения в формулу, находим коэффициент сглаживания пульсаций.

Рис. 6. график зависимости V(1)=f(t) и V(2)=f(t)

3. Динамический анализ по постоянному току (температурный коэффициент стабилизатора; внутреннее сопротивление стабилизатора).

Температурный коэффициент стабилизатора равен отношению приращения выходного напряжения ?Uвых к приращению температуры окружающей среды ?tокр при неизменном входном напряжении и токе нагрузки (Uвх=const,Iвх=const): г=?Uвых/?tокр.

Для определения температурного коэффициента воспользуемся динамическим анализом по постоянному току. Для этого во вкладке Анализ выбираем Динамический анализ по постоянному току. Для начала определим напряжение выхода при температуре -20°С. Также определим, какой потенциал будет в этой точке при 60°С.

Рис. 7. Динамический DC анализ: а - T=-20°С; б - T=60°С

Подставляем полученные значения в формулу:

==0,002

Внутреннее сопротивление стабилизатора ri, определяется как отношение приращения выходного напряжения ?Uвых к приращению тока нагрузки ?IН, при неизменном входном напряжении Uвх=const:ri =?Uвых /?Iн.

В стабилизаторах напряжения внутреннее сопротивление может достигать тысячных долей ома.

Для определения внутреннего сопротивления стабилизатора воспользуемся динамическим анализом по постоянному току(dynamic DC). Далее необходимо измерить значения тока и напряжения в нагрузке, так же зафиксировать их изменения при изменении сопротивления нагрузки. В установках анализа укажем комнатную температуру (т.е. 27°С). Нажмём на кнопки, позволяющие отобразить токи и узловые потенциалы.

Рис. 8. Установки динамического DC анализа

На основе полученных данных находим внутреннее сопротивление стабилизатора.

4. Метод Монте-Карло.

Для проведения анализа методом Монте-Карло необходимо задать разброс параметров пассивных элементов схемы. Проделаем это на примере резистора R1. Дважды щелкнем на резисторе левой кнопкой мыши и вызовем тем самым окно настройки компонента. В пункте MODEL пропишем RES1 и щелкнем клавишу Enter. Далее пройдем в меню Models в нижней левой части экрана. В поле пропишем команду RES1 RES (R=1 DEV=10%). Что означает - варьировать случайным разбросом сопротивление модели RES1 в пределах 10% относительно номинала. Проделаем аналогичную операцию для всех пассивных элементов цепи.

Рис. 10.Окно "Resistors"

Рис. 11. Рабочее поле вкладки "Models"

Следующим шагом является проведение Анализа по постоянному току. В верхнем рабочем поле появиться вкладка Монте-Карло (Рис. 15). Далее вызываем меню настройки анализа методом Монте-Карло, нажав на кнопку Опции. Выберем в нем распределение Гаусса (Gauss), Число вариантов установим равным 300. В окне Статус выберем Вкл. Нажав кнопку Get, вызовем меню функций, по которым будет проводиться анализ. В графе Function выберем параметр Slope. Нажимаем кнопку Да.

Рис. 12. Вкладка "Монте-Карло"

Рис. 13. Окно "Опции Монте-Карло"

Для проведения анализа методом Монте-Карло необходимо задать разброс параметров пассивных элементов схемы (таблица 3).

Таблица 3

Наименование элементов

Выбранный тип элементов

Номиналы

Класс точности

R1

C6_5%

10 Ом

±5%

R2

C6_5%

4,7 Ом

±5%

R3

C6_5%

4,7Ом

±5%

C1

C6_5%

100 мкФ

±5%

L1

C6_5%

1 мкГн

±5%

VD1

КД522А

±10%

VD2

КД522А

±10%

VT1

КТ914А

±10%

VT2

КП903А

±10%

X1

14ОУД21

±10%

Затем необходимо повторить DC анализ. На графике отобразятся итоги всех трехстах выборок.

Рис 6. График анализа метода Монте- Карло

Затем необходимо повторить DC анализ. На графике отобразятся итоги всех трехсот выборок. В меню настройки выбираем пункт HistogramsAdd Histogram. На экране появится гистограмма распределений Slope (рис. 14).

Рис. 14.Гистограмма распределений

5. Расчет выходного сопротивления стабилизатора.

Для определения выходного сопротивления стабилизатора в схеме ИСН произведем замену сопротивления нагрузки на источник тока. Отметим, что источник необходимо включить в направлении протекания тока в схеме.

Для расчета воспользуемся вкладкой Анализ по постоянному току. В появившемся окне Установки анализа по постоянному току необходимо указать параметры ВАХ стабилизатора. Для этого в строке Variable 1 установить: Method=Auto, Name=Il, Range=5,0,.5. В нижней части окна задать параметры графика ВАХ: Выражение по оси X=I(I1), Выражение по оси Y =V(OUT), Масштаб оси X =AutoAlways, Масштаб по оси Y = AutoAlways. Для начала анализа нажать кнопку Запустить (Рис. 15)

Рис. 15. Окно Установки анализа по постоянному току

ВАХ стабилизатора напряжения будет иметь следующий вид:

Рис. 16. ВАХ стабилизатора напряжения

Затем на панели инструментов выбираем Идти по X,указываем координату левого или правого курсора и нажимаем соответствующую кнопку (Left или Right). По окончании перемещения курсоров экрана окно закрыть кнопкой Close. Значение в колонке Наклон (взятое по модулю) и есть искомое выходное сопротивление стабилизатора RВЫХ. Подключим к выходу вместо резистора нагрузки источник тока в направлении выходного тока стабилизатора и смоделируем выходную ВАХ. Slope=0,014. Модуль этого значения представляет собой выходное сопротивление стабилизатора Rвых=0,014 Ом.

Заключение

Моделирование всех схем импульсных стабилизаторов напряжения производилось программой Micro-Cap 10.0.Программа обладает более устойчивым алгоритмом моделирования, по сравнению с другими программами.

Micro-Cap 10.0 позволяет наглядно отобразить практически любые характеристики схем. Данная программа позволяет получать графики различных зависимостей, что даёт возможность с помощью моделирования выявить достоинства и недостатки данных схем.

Выходное сопротивление стабилизатора по графикам найти невозможно, т.к. это не предусмотрено программой. Поэтому его нашли теоретически. Внутреннее сопротивление идеального генератора близко к нулю. Если допустить, что мы используем именно идеальный генератор, то получим выходное сопротивление стабилизатора Rвых = 2,4 Ом и Rвых = 0,014 Ом.

В ходе моделирования схемы импульсного стабилизатора напряжения с расчетными параметрами мы получили коэффициент стабилизации, равный для первого варианта: Кст1=1999,9; исходный коэффициент стабилизации: Кст.исх1=1534

Для 4-ого: Кст4=1446; исходный коэффициент стабилизации: Кст.исх4=1291

а коэффициент сглаживания пульсаций для 1-ого варианта: q1=0,116; исходный коэффициент сглаживания пульсаций: q1исх=0,018; для 4-ого варианта: q4=2,3; q4исх=1,74

Сравнение температурных коэффициентов для 1-го варианта:

ТКНисх1=0,32; ТКНрасч1=0,48;

Сравнение температурных коэффициентов для 4-го варианта:

ТКНисх4=0,0013; ТКНрасч1=0,002;

С рассчитанными параметрами элементов схема работает нормально. В предыдущих расчетах была допущена алгебраическая ошибка при вычислении индуктивности. В дальнейшем следует учитывать, что значение индуктивности, для корректной работы схемы, при моделировании 1 варианта равняется L1=200 мкГн, а для моделирования 4 варианта L2=200 мкГн

Таблица сравнения исходных и расчетных параметров:

Список литературы

1. Алексеев О.В. Автоматизация проектирования радиоэлектронных средств. - М.: Высш. шк., 2000. - 479 с.

2. Иванов-Цыганов А.И. Электропреобразовательные устройства РЭС.- М.: Высш. шк., 1991. - 272 с.

3. Алексеев О.В., Китаев В.Е., Шихин А.Я. Электротехнические устройства.- М.: Энергоиздат, 1981.

4. Бокуняев А.А. и др. Электропитание устройств связи / Под ред. В.Е. Китаева. - М.: Радио и связь, 1988.

5. Китаев В.Е., Бокуняев А.А., Колканов М.Ф. Расчет источников электропитания устройств связи. - М.: Радио и связь, 1993.

6. Источники вторичного электропитания / С.С. Букреев, В.А. Головацкий, Г.Н. Гулякович и др.; Под ред. В.Е. Китаева. - М.: Радио и связь, 1983.

7. Костиков В.Г., Никитин И.Е. Источники электропитания высокого напряжения РЭА. - М.: Радио и связь, 1986.

8. Краус А.А. и др. Проектирование стабилизированных источников питания радиоэлектронной аппаратуры. - М.: Радио и связь, 1980.

9. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического моделирования MicroCap 8 М.: Горячая линия - Телеком, 2007. - 466 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Вольтамперная характеристика полупроводникового стабилитрона. Параметрические стабилизаторы напряжения. Соотношения токов и напряжений. Относительное приращение напряжения на выходе стабилизатора. Температурный коэффициент напряжения стабилизации.

    лабораторная работа [123,2 K], добавлен 03.03.2009

  • Понятие стабильного переменного напряжения, его характеристика и свойства особенностей. Параметрические феррозонансные стабилизаторы напряжения. Компенсационные стабилизаторы напряжения и тока, их описание и особенности каждого из разновидностей.

    реферат [429,2 K], добавлен 10.02.2009

  • Классификация и параметры стабилизаторов напряжения тока. Характеристики стабилитрона и нагрузочного сопротивления. Компенсационный транзистор постоянного напряжения с непрерывным регулированием. Различные параметры мощности импульсного стабилитрона.

    реферат [492,5 K], добавлен 18.07.2013

  • Понятие и разновидности стабилизаторов напряжения, их функциональные особенности и сферы применения, принцип работы. Сравнение различных схем и выбор лучшего варианта. Расчет параметров элементов для удовлетворения ограничений, моделирование схемы.

    курсовая работа [272,5 K], добавлен 29.06.2012

  • Выбор и обоснование структурной и принципиальной схемы стабилизатора постоянного напряжения. Защита полупроводниковых стабилизаторов напряжения на основе операционного усилителя от перегрузок по току и короткому замыканию. Расчет регулирующего элемента.

    курсовая работа [632,2 K], добавлен 09.07.2014

  • Технические характеристики и принцип работы стабилизированного источника питания с непрерывным регулированием. Назначение функциональных элементов стабилизатора напряжения с импульсным регулированием. Расчет параметрического стабилизатора напряжения.

    реферат [630,8 K], добавлен 03.05.2014

  • Составление функциональной схемы стабилизатора напряжения, принципиальной электрической схемы. Принцип работы силовой части. Специфика разработки системы управления стабилизатором напряжения, управляемым по принципу широтно-импульсного моделирования.

    курсовая работа [248,4 K], добавлен 11.10.2009

  • Стабилизатор напряжения, его предназначение. Экспериментальное определение характеристик полупроводниковых параметрического и компенсационного интегрального стабилизатора напряжения постоянного тока. Определение мощности, рассеиваемой на стабилизаторе.

    лабораторная работа [115,4 K], добавлен 18.06.2015

  • Анализ схемы электрической принципиальной и описание принципа работы регулируемого стабилизатора напряжения с "резисторным теплоотводом". Выбор элементной базы и основных вариантов ее установки. Расчет электрических параметров печатных проводников.

    курсовая работа [121,1 K], добавлен 07.07.2012

  • Понятие, сущность, классификация, основы проектирования и расчета стабилизатора напряжения последовательного типа. Методика проектирования однофазного мостового выпрямителя, работающего на нагрузку с сопротивлением, порядок вычисления его параметров.

    курсовая работа [149,9 K], добавлен 09.09.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.