Характеристики и параметры биполярных транзисторов Исследование полупроводникового стабилизатора напряжения

Лабораторные работы по теории электрических цепей

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №20

Исследование полупроводникового стабилизатора напряжения

Цель работы:

Изучить принципиальную схему полупроводникового стабилизатора напряжения компенсационного типа.

Снять основные характеристики.

Определить коэффициент стабилизации и внутреннее сопротивление стабилизатора.

1. Описание лабораторной установки

Компенсационный стабилизатор напряжения представляет собой систему автоматического регулирования, в которой производится сравнение фактической величины выходного напряжения с его заданным значением и в зависимости от величины и знака рассогласования автоматически осуществляется корректирующее воздействие.

На схеме стабилизатора рис. 1 приняты следующие обозначения:

Т - транзистор. Выполняет роль сравнивающего и регулирующего элемента;

Д - стабилитрон. Опорный элемент, создает опорное ( эталонное ) напряжение Uст;

Rб - балластный резистор опорного стабилитрона;

R1 - переменный резистор. Изменяет величину входного напряжения; Расчет трансформаторов

Rн - нагрузочный резистор. Служит эквивалентом нагрузки стабилизатора;

V1 - вольтметр. Измеряет входное напряжение Uвх;

V2 - вольтметр. Измеряет выходное напряжение Uвых;

A - амперметр. Измеряет ток нагрузки I.

Выходное напряжение стабилизатора Uвых равно разности между входным напряжением Uвх и падением напряжения U на регулирующем транзисторе T. Обычно Uвых=(0,6 - 0,7) Uвх. Транзистор p-n-p типа включен по схеме эмиттерного повторителя. Режим транзистора выбран так, чтобы он был частично открыт напряжением эмиттер-база Uэб. Выходное напряжение при этом практически равно эталонному напряжению стабилитрона, поскольку напряжение на участке эмиттер-база Uэб=0,1 - 0,3 В. Потенциал базы транзистора фиксирован опорным напряжением стабилитрона Uст.

Допустим, что при постоянном сопротивлении нагрузки Rн входное напряжение Uвх по каким-либо причинам возрастает. Напряжение на выходе Uвых в первый момент времени тоже возрастает. Следовательно, потенциал эмиттера транзистора Т понизится. Потенциал базы, фиксированный опорным стабилитроном Д, останется прежним. Так как снижение потенциала эмиттера равносильно повышению потенциала базы, коллекторный ток транзистора с p-n-p структурой уменьшится. Падение напряжения на транзисторе возрастет и выходное напряжение стабилизатора возвратится почти к прежнему значению.

Аналогично протекает процесс стабилизации выходного напряжения при изменении сопротивления нагрузки.

Зависимость выходного напряжения стабилизатора от входного Uвых=f(Uвх) при постоянном сопротивлении нагрузки Rн имеет следующий вид (рис. 2).

Снимите и постройте зависимость выходного напряжения от входного Uвых=f(Uвх) при Rн=const (значение Rн указывается преподавателем), для этого изменяйте величину входного напряжения резистором R1 и следите за изменениями выходного напряжения

Метод переменных состояния

Уравнения элекромагнитного состояния – это система уравнений, определяющих режим работы (состояние) электрической цепи.

Метод переменных состояния основывается на упорядоченном составлении и решении системы дифференциальных уравнений первого порядка, которые разрешены относительно производных, т.е. записаны в виде, наиболее удобном для применения численных методов интегрирования, реализуемых средствами вычислительной техники.

Количество переменных состояния, а следовательно, число уравнений состояния равно числу независимых накопителей энергии.

К уравнениям состояния выдвигаются два основных требования:

-независимость уравнений;

-возможность восстановления на основе переменных состояния (переменных, относительно которых записаны уравнения состояния) любых других переменных.

Первое требование удовлетворяется специальной методикой составления уравнений состояния, которая будет рассмотрена далее.


Исследование управляемого тиристорного выпрямителя