Импульсные стабилизаторы напряжения
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… Читать ещё >
Импульсные стабилизаторы напряжения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
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 | ||
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, % | ||
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 °C.
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 °C.
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 | C65% | 10 Ом | ±5% | |
R2 | C65% | 4,7 Ом | ±5% | |
R3 | C65% | 4,7Ом | ±5% | |
C1 | C65% | 100 мкФ | ±5% | |
L1 | C65% | 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 МонтеКарло 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:
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.