Лабораторная работа №8

ИССЛЕДОВАНИЕ КОМПЕНСАЦИОННОГО СТАБИЛИЗАТОРА ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

1. Изучить схемы и принцип работы компенсационного стабилизатора постоянного напряжения.

2. Исследовать основные характеристики стабилизатора.

Основные теоретические положения

Стабилизатор является составной частью выпрямительного устройства и служит для поддержания неизменным (в определённом допуске) напряжения на нагрузке, которое может меняться под действием различных дестабилизирующих факторов. Такими факторами могут быть, например, колебания напряжения сети, изменения сопротивления нагрузки.

Качество работы стабилизатора характеризуется следующими числовыми параметрами (см. лаб. раб. №8):

1) коэффициент стабилизации по напряжению.

2) выходное сопротивление.

Компенсационный стабилизатор представляет собой систему автоматического регулирования с отрицательной обратной связью. На рис.3 представлена принципиальная схема компенсационного стабилизатора напряжения на полупроводниковых элементах.

Последовательно с нагрузкой R_H включен регулирующий элемент – биполярный транзистор VT1, управляемый сигналом, пропорциональным отклонению части выходного напряжения U_ВЫХ ( < 1) от опорного напряжения U_ОП, равного напряжению стабилизации стабилитрона VD.

Компенсационный стабилизатор постоянного напряжения работает следующим образом. Допустим, что под воздействием дестабилизирующих факторов напряжение U_ВЫХ уменьшилось. Тогда уменьшится также напряжение U_OC = U_ВЫХ, где  = R₂ / (R₁ + R₂). Поскольку U_ЭБ = U_OC – U_ОП, это приведёт к уменьшению напряжения между эмиттером и базой транзистора VT2 и тока базы I_Б2, что вызовет уменьшение тока коллектора I_K, проходящего через резистор R_K. Следовательно, возрастёт напряжение U_Б1 на базе транзистора VT1, так как U_Б1 = U_ВХ – I_KR_K. Транзистор VT1 перейдёт в более открытое состояние, что приведёт к увеличению напряжения U_ВЫХ на нагрузке, т.е. его первоначальное уменьшение почти скомпенсируется.

Компенсационный стабилизатор допускает возможность плавного регулирования выходного напряжения путём изменения коэффициента .

Коэффициент стабилизации К_СТ компенсационного стабилизатора значительно выше, чем параметрического стабилизатора. Он зависит от коэффициента усиления усилительного каскада на транзисторе VT2 и может достигать нескольких тысяч.

Выходное сопротивление R_ВЫХ компенсационного стабилизатора значительно выше, чем параметрического стабилизатора. Он зависит от коэффициента усиления усилительного каскада на транзисторе VT2 и может достигать нескольких тысяч.

Выходное сопротивление R_ВЫХ компенсационного стабилизатора составляет величину порядка 0,001 … 0,01 Ом.

Важными графическими характеристиками, отражающими работу стабилизаторов напряжения являются (см. лаб. раб. №8):

3. зависимость выходного напряжения от входного U_ВЫХ = f (U_ВХ);

4. внешняя характеристика U_ВЫХ = f (I_H) при U_ВХ = const.

Объект и средства исследования

Объектами исследования является компенсационный стабилизатор напряжения, собранный на плате №3. Компенсационный стабилизатор содержит в качестве регулирующего элемента транзистор VT1, усилитель VA1, делитель напряжения R2-R3. Нагрузкой служит переменный резистор R_H.

Для измерения тока и напряжений используются многопредельный стрелочный амперметр и электронный вольтметр.