ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

ДОСЛІДЖЕННЯ ШИРОТНО-ІМПУЛЬСНОГО ПЕРЕТВОРЮВАЧА

Мета роботи – експериментальне дослідження широтно-імпульсного перетворювача

Робоче завдання

4.1. Домашнє завдання

Вивчити принцип роботи та різновиди широтно-імпульсних перетворювачів

4.2. Експериментальна частина

4.2.1. Зібрати схему відповідно до рис. 4.1. Детальні інструкції щодо використання схемного симулятора Qucs див. у лабораторній роботі №1.

Рис. 4.1. Схема широтно-імпульсного перетворювача

4.2.2. Встановити властивості компонентів відповідно до таблиці 4.1.

Таблиця 4.1.

Графічне позначення компоненту	Назва компоненту	Схемне позначення компоненту	Назва властивості компонента	Значення властивості
	Джерело напруги постійного струму	Vin	U (напруга у вольтах)	12 V
	Джерело напруги прямокутної форми	Vk	U (напруга вершини імпульсу)	10 V
			TH (тривалість вершини імпульсу)	25 us
			TL (тривалість нижнього рівня імпульсу)	25 us
	Біполярний транзистор	VT
	Діод	VD
	Дросель	L	L (індуктивність)	10 mH
	Конденсатор	C	C (ємність)	100 uF
	Резистор	R	R (опір)	100 Ohm
	Вольтметр	Uvt, UL
	Амперметр	Ivt, Ivd, IL, Ic, Ir
	Моделювання перехідного процесу	TR1	Запустити	0
			Спинити	200 us
			Крок	0.1 us
	Рівняння	Eqn1	Uout_avg	avg(Uout.Vt)
			Uin_avg	avg(Uin.Vt)
			Iout_avg	avg(Ir.It)
	Мітка провідника	Uin, Uk, Uvd, Uout

Параметри компонентів, які не вказані в таблиці, слід залишити за замовчуванням.

4.2.3. Збережіть файл схеми з ім’ям «lab4.sch». Після цього запустіть моделювання схеми, натиснувши на кнопку «Моделювати»  на панелі інструментів. У тому випадку, коли схему було зібрано правильно, схемний симулятор автоматично створить новий документ з результатами моделювання з назвою «lab4.dpl».

4.2.4. У документі з результатами моделювання створіть Декартові діаграми, що відображають наступні параметри: Uk, Uin, Uvd, Uout, UL, Ivt, Ivd, Ir, Ic, IL. Рекомендується або створити окремо діаграму для кожного параметра, або розмістити діаграми так, як показано на рис 4.2. Також у вікні результатів розмістіть таблицю із значенням середньої вхідної напруги Uin_avg, середньої вихідної напруги Uout_avg, та середнього струму навантаження Iout_avg.

Рис.4.2. Розміщення діаграм у вікні результатів моделювання

4.2.5. Змінюючи параметри джерела напруги прямокутної форми Uk у відповідності до таблиці 4.2, розрахувати коефіцієнт заповнення імпульсів та зняти значення вихідної напруги Uвих = Uout_avg.

Таблиця 4.2

TH (тривалість вершини імпульсу)	5 us	15 us	25 us	35 us	45 us
TL (тривалість нижнього рівня імпульсу)	45 us	35 us	25 us	15 us	5 us
Uвих, В

4.2.6. За даними таблиці 4.2. побудувати регулювальну характеристику перетворювача  Uвих = f ().

4.2.7. Змінюючи значення параметрів TH та TL джерела напруги керування Uk та опору R, зняти навантажувальні характеристики перетворювача для трьох різних значень коефіцієнту заповнення. Результати занести в таблицю 4.3.

Таблиця 4.3

0.1

^U _н ^{, В}

^I _н ^{, А}

0.5

^U _н ^{, В}

^I _н ^{, А}

0.9

^U _н ^{, В}

^I _н ^{, А}

4.2.8. Використовуючи дані таблиці 4.3, побудувати сімейство навантажувальних характеристик перетворювача.

4.3. Обробка експериментальних даних

4.3.1. За даними таблиці 4.2. побудувати регулювальну характеристику перетворювача  Uвих = f ().

4.3.2. За даними таблиці 4.3 побудувати сімейство навантажувальних характеристик перетворювача.

4.3.3. Оформити звіт, куди включити досліджувану схему, таблиці з результатами експериментів, графіки і осцилограми.

4.3.4.  Зробити висновки.

4.4. Результати

4.4.1.Осцилограми вхідної і вихідної напруги наведені на рис. 4.3.

Рис. 4.4. Осцилограми напруг та струмів перетворювача

4.4.2. Заповнимо табл. 4.2.

Таблиця 4.2

TH (тривалість вершини імпульсу)	5 us	15 us	25 us	35 us	45 us
TL (тривалість нижнього рівня імпульсу)	45 us	35 us	25 us	15 us	5 us
	0.1	0.3	0.5	0.7	0.9
Uout, В	0.210	2.153	4.137	6.125	8.115

4.4.3. За даними таблиці 4.2. побудуємо регулювальну характеристику перетворювача  Uвих = f (). (Рис 4.5)

Рис. 4.5. Регулювальна характеристика перетворювача Uвих = f ().

4.4.4. Заповнимо таблицю 4.3

Таблиця 4.3

0.1
^Uн ^, В	0.122487	0.158024	0.194297	0.210132	0.263496
^Iн ^, А	0.0612434	0.0158024	0.00388594	0.00210132	0.000263496
0.5
^Uн ^, В	4.03444	4.07705	4.1187	4.13654	4.19562
^Iн ^, А	2.01722	0.407705	0.0823741	0.0413654	0.00419562
0.9
^Uн ^, В	8.01352	8.0554	8.09698	8.11485	8.17417
^Iн ^, А	4.00676	0.80554	0.16194	0.0811485	0.00817417

4.4.5. За даними таблиці 4.3. побудуємо сімейство навантажувальних характеристик перетворювача (Рис 4.6. а, б, в)

а)

б)

в)

Рис. 4.6. Сімейство навантажувальних характеристик перетворювача для:

а) 0.1, б) 0.5, в) 0.9