NAPÁJACIE ZDROJE

Dokumenty

L. Frangu: Napájacie zdroje, laboratórny sprievodca, 2017

NAPÁJACÍ ZDROJ laboratórny sprievodca

L. Frangu: Napájacie zdroje, laboratórny sprievodca, 2017

Príspevok 2: Zaťažovacia charakteristika nestabilizovaného zdroja Ciele práce: - zvýšenie záťažovej charakteristiky zdroja - aproximácia charakteristiky priamkou, určenie parametrov - zvýraznenie zvlnenia a skreslenia primárneho prúdu Potrebné zariadenia: nestabilizovaný zdroj, digitálny voltmetr, miliameter, variabilný rezistor (alebo dekadická skrinka), galvanicky izolovaný prevodník prúdu. Teoretické východisko

Stabilizované zdroje majú úlohu dodávky napätia s malými obmenami vo vzťahu k rušivým výkyvom. Medzi poruchami sú najdôležitejšie: záťaž, napájanie a teplota okolia. Napájanie stabilizátora je zvyčajne zabezpečené nestabilizovaným zdrojom, ktorý môže vytvárať energiu z batérií, solárnych panelov, sieťového usmerňovača atď. Zaťažovacia charakteristika tohto zdroja (nazývaná tiež externá charakteristika) vyjadruje závislosť napätia na záťažovom prúde pre pevné hodnoty napájacieho napätia a teploty okolia, pričom veličinami sú Us a Is. Je to dôležité počas návrhu, pretože to vedie k extrémom rušenia, ktoré sa môžu objaviť na napájaní stabilizátora (príklad stabilizátora napájaného zo siete, na obrázku 1).

Obrázok 1: Napájací zdroj zložený z nestabilizovaného zdroja (transformátor + usmerňovač + filter) a stabilizátora

Obrázok 2: Merací obvod na charakterizáciu zdroja

Na experimentálne stanovenie záťažovej charakteristiky sa používa obvod ako na obrázku 2. Pre minimalizáciu chyby merania sme vychádzali z toho, že voltmetr má veľmi vysokú vnútornú impedanciu (elektronický voltmetr spĺňa túto požiadavku), takže ním absorbovaný prúd je zanedbateľný. v porovnaní s prúdom cez záťaž. Takéto preventívne opatrenia týkajúce sa chyby spôsobenej metódou merania musia byť prijaté u zdrojov napájajúcich malé prúdy.

Pre účely analýzy a návrhu sa používajú zjednodušené varianty zaťažovacej charakteristiky. Najjednoduchšia aproximácia je lineárna (graf je priamka), ku ktorej sa pripočíta maximálna povolená hodnota zaťažovacieho prúdu, ak je toto obmedzenie nevyhnutné. Parametre priamky sú sklon a rez s osou súradnice. Voľnobežné napätie zdroja sa rovná šmyku s osou súradnice a vnútorný odpor sa rovná strmosti priamky vynásobenej 1. Stanovenie parametrov sa môže vykonať niekoľkými spôsobmi: - vynesením približnej čiary experimentálnych bodov a meraním parametrov a, priamo na grafe; - analytické stanovenie parametrov lineárnej aproximácie pomocou citácie najmenších štvorcov (pozri lineárnu regresiu v http://www.etc.ugal.ro/lfrangu/IETC1.pdf).

L. Frangu: Napájacie zdroje, laboratórny sprievodca, 2017

Ako pracovať: 1. Výstup nestabilizovaného zdroja je prázdny, zdroj je napájaný zo siete AC. Pomocou osciloskopu sa sleduje výstupný signál a identifikuje sa typ zdroja (AC, DC so sieťovým transformátorom atď.). Obrazovky meracích prístrojov sa vyberajú podľa typu výstupného napätia. Ak je to potrebné (napríklad aby ste videli tvar zvlnenia), pridajte na výstup záťaž, ktorá absorbuje nízky prúd (pod 50mA). 2. Obvod z obrázku 2 je vyrobený na charakterizáciu zdroja E (bez ohľadu na jeho typ). Používa sa elektronický voltmeter. Zaťažením je variabilný rezistor, ktorým môže byť dekadická skrinka alebo sada rezistorov rôznych hodnôt (cca 20 250, bez 500 mA). 3. Odpor R uveďte rôznymi hodnotami a zmerajte dvojice U-I (smerné hodnoty prúdu v tabuľke). Namerané hodnoty sa zapisujú do tabuľky. Na získanie hodnoty 0 prúdu záťaže je záťaž vypnutá. I (mA) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 U (V) 4. Nakreslite charakteristiku U (I) zdroja a aproximujte charakteristiku čiarou. 5. Z lineárneho grafu sa určujú dva charakteristické parametre: voľnobežné napätie (E) je hodnota napätia v priesečníku grafu s osou.

ordináty; vnútorný odpor zdroja sa rovná sklonu priamky so zmeneným znamienkom. Vnútorný odpor je

sa dá priblížiť od krajných bodov priamky:

6. Parametre lineárnej aproximácie sa určia metódou najmenších štvorcov a porovnajú sa s hodnotami stanovenými vyššie. 7. Pomocou možnosti jednorazového snímania osciloskopu zmerajte prechodný čas, keď je zdroj zapnutý a vypnutý. 8. Pomocou prúdového prevodníku s galvanickou izoláciou je zvýraznený tvar prúdu absorbovaného zo siete a.c. Laboratórny protokol musí obsahovať: - Schému, tabuľku hodnôt a charakteristiku zaťaženia - Hodnoty parametrov určené z grafu, ako aj hodnoty určené c.m.m.p. - Ostatné experimentálne určené hodnoty - Akú štruktúru skúmal zdroj? - Aktuálna lyža starostu. Je to v súlade s typom zdroja identifikovaným na začiatku? Modelová správa z laboratórnej práce:

L. Frangu: Napájacie zdroje, laboratórny sprievodca, 2017

Zaťažovacia charakteristika nestabilizovaného zdroja 1. Merací obvod

2. Zvyšovanie U (I) charakteristiky zdroja. I (mA) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 U (V) 3.

4. Hodnoty parametrov určené z grafu a metódou c.m.m.p . približne z grafu metóda c.m.m.p. Voľnobežné napätie zdroja, E (V) Vnútorný odpor, r () 5.

Tu graf nakreslený na milimetrovom papieri alebo inom papieri s linkou (charakteristika získaná experimentálne). U (V) n objednané, I (mA) n úsečka. Hodnoty na osiach umiestnené v rovnakej vzdialenosti (postačuje 8 - 12 hodnôt). Na osi y bude počiatočná hodnota iná ako 0 (môže byť o niečo nižšia ako najnižšia nameraná hodnota napätia). Merané body by mali byť označené osobitne. Nie sú potrebné žiadne ďalšie pomocné riadky, okrem pôvodnej papierovej linky. Graf nakreslený približne lineárne medzi meranými bodmi je možné použiť pravítko. S druhou farbou je čiara nakreslená charakterizovaná parametrami určenými metódou c.m.m.p.

Zvlnenie výstupného napätia na lyžiach Výstupné napätie na lyžiach, v prechodnom režime (štart, stop)

L. Frangu: Napájacie zdroje, laboratórny sprievodca, 2017

Príspevok 3: Vyhodnotenie rozptýleného výkonu na kapsule výkonového zariadenia Ciele príspevku: - stanovenie rozdielu charakteristickej teploty/rozptýleného výkonu pre výkonové tranzistory (rozdiel meraný medzi kapsulou a prostredím) - aproximácia charakteristiky polynómom - nepriame meranie rozptýleného výkonu na kapsule pomocou teplotného rozdielu od okolia - stanovenie vplyvu spínacej frekvencie na stratený výkon Potrebné zariadenia: ampérmeter, elektronický voltmetr, stabilizovaný zdroj 15V, 1A, experimentálna platforma na meranie teplotného rozdielu (2 teplotné snímače pre kapsulu i pre životné prostredie), variabilný odpor záťaže 3 - 33/2A, funkčný generátor, osciloskop, termočlánkový teplomer. Teoretické východisko

Strata výkonu v elektronických zariadeniach spôsobuje vnútorné zahrievanie (križovatky), potom kapsulu, potom prostredie. Teplotný rozdiel medzi kapsulou a okolitým prostredím závisí od rozptýleného výkonu a od toho, ako teplo zmizne do okolitého prostredia. Prvky, ktoré ovplyvňujú rozptyl v prostredí, sú: - kapsula a žiarič (geometria, žiarivé a vodivé vlastnosti) - disipačné médium (vzduch, kvapalina, telesá absorbujúce energiu okolo kapsuly, prúd vzduchu) - poloha kapsuly (alebo žiariča), vzhľadom na prirodzený smer prúdenia tekutého média Ak sú tieto prvky pevné, teplotný rozdiel závisí takmer výlučne od rozptýleného výkonu. Graf funkcie 1dt (P) je zobrazený na obrázku 1. Výsledkom je, že výkon rozptýlený zariadením je možné vyhodnotiť za predpokladu, že je nainštalovaný stacionárny režim, iba zmeraním teplotného rozdielu medzi kapsulou a okolitým prostredím. v tomto