Лабораторные задания

Задание 1.12.1. Изучение функционального силового блока последовательного ИСН.

Для выполенения задания построить схему, приведенную на рисунке 1.12.2.

Рисунок 1.12.2 Силовой блок последовательного ИСН

Описание работы схемы импульсного стабилизатора напряжения.

Блок содержит силовую часть и регулирующий элемент на транзисторе Q1, который управляется ключом на транзисторе Q2, а диод D2 служит для защиты базового перехода транзистора Q2 при большом отрицательном входном сигнале управления. Сопротивление резистора R1 выбирается из условия обеспечения закрытого состояния транзистора Q1(100…900 Ом), а R2 – ориентировочно из условия kβU_i=R₂I_kmax, где k = 1,5…2 – коэффициент запаса по насыщению; β, I_kmax – коэффициент усиления тока и максимальный импульсный коллекторный ток транзистора Q1. Аналогичным образом выбирается сопротивление транзирезистора R3, но при этом в расчетах Ui заменяется амплитудой управляющего импульса функционального генератора.

1) Для снятия зависимости выходного напряжения от коэффициента заполнения U₀=f(K_з) необходимо подсоединить к выходу схемы вольтметр и задайть с параметры генератора XFG1: f=1 кГц, U_у=3, однополярность управляющих прямоугольных импульсов обеспечивается установкой на функциональном генераторе постоянной составляющей Offset=3В, коэффициент заполнения Кз, задается выбором параметра Duty cycle.

Также указать следующие параметры элементов: U_i=V1=30В, R_n=R4=100 Ом, L=100 мГн, С=100 мкФ.

Проведите измерение выходного напряжения импульсного стабилизатора напряжения, изменяя коэффициен заполнения Кз=5, 10, 15, 20, 25, …, 95%.

По полученным данным таблицы 1.12.1 построить график зависимости U₀=f(Kз).

Таблица 1.12.1 – Результаты измерений

Кз, %	5	10	15	20	25	30	…	90	95
U0, В

2) Для исследование переходных процессов генерора при К_з=50% не изменяйте параметров элементов схемы и включите поочередно с дросселем резистор с сопротивлением 0,1,2…10 Ом, который эмитирует сопротивление его потерь R_d. В отчет добавьте осцилограммы выходного напряжения и сделайте выводы.

Задание 1.12.2 Исследование полной схемы ИСН

Для выполенения лабораторного задания построить схему, приведенную на рисунке 1.12.3.

Рисунок 1.12.3 Схема ИСН, дополненная элементами ШИМ

Схема содержит делитель напряжения, источник опорного напряжения (ИОН), сравнивающий элемент и усилитель рассогласования.

На схеме резисторы R9, R10 являются делителями напряжения, резистор R8 и стабилитрон VD1 выступают в качестве источника опорного напряжения, элемент AR1(в multisim opamp_3t_virtual) является усилителем сигнала рассогласования и взят из библиотеки для виртуального моделирования, а усилитель AR2 является пороговым устройством. Для согласования уровней в ключевом каскаде на транзисторе Q2 в эмиттерную цепь включен параметрический стабилизатор (VD4, R11), т.к. оба операционных усилителя питаются от однополярного источника. Функциональный генератор XFG1 использует пилообразные импульсы.

1) Для исследования времени выхода в установившийся режим импульсного стабилизатора напряжения необходимо исследовать схему при модуляции заднего фронта, одновременно переднего и заднего, используя ранее выбраные установки схемы. Функциональный генератор выбрать в режиме пилообразных импульсов при модуляции по переднему фронту коэффициент заполнения (Duty cycle) выбирается максимальным (99%), при модуляции по заднему фронту – минимальным (0,1%) – при модуляции по обоим фронтам – 50%. Измерьте в каждом случае время выхода ИСН в установившийся режим. Полученные значения занести в таблицу 1.12.2.

Таблица 1.12.2 – Результаты измерения времени установления выходного напряжения ИСН

Duti cycle, %	0,1	99	50
ty, мс

2) Для каждого способа формирования управляющих сигналов, установить как в задании 1, получите зависимости периода формирования управляющих сигналов от сопротивления нагрузки R_n в диапазоне 10…1000 Ом, полученые значения внести в таблицу 1.12.

Таблица 1.12.3 – Зависимость времени установления выходного напряжения от Rn

Rn, Ом
При 0.1% Т, мс
При 50% Т, мс
При 99% Т, мс

3) Для каждого способа формирования упрвляющих сигналов, получите зависимость времени установления выходного напряжения импульсного стабилизатора напряжения от Ui в диапазоне 15…40 В.

Таблица 1.12.4 – Зависимость времени установления выходного напряжения от Ui

Ui, В
При 0.1% Т, мс
При 50% Т, мс
При 99% Т, мс

В отчет вставить осцилограммы и построенные графики зависимостей T=f(Rn) и T=f(Ui), сделать соответствующие выводы.