Pomiar parametrów i charakterystyk scalonych stabilizatorów

REGIONALNE CENTRUM EDUKACJI
ZAWODOWEJ W BIŁGORAJU
R C EZ
w
B
I Ł
G
O
R
A
J
U
LABORATORIUM pomiarów
elektronicznych UKŁADÓW ANALOGOWYCH
Ćwiczenie 5:
Pomiar parametrów
i charakterystyk
scalonych
Stabilizatorów Napięcia
i prądu
Opracował mgr inż. Artur Kłosek
Biłgoraj 2014
Przeczytaj w domu i zapamiętaj !!!
wiedza niezbędna podczas wykonywania ćwiczenia.
^
Charakterystyka przejściowa UWY = f(Uwe) stabilizatora napięcia.
Charakterystyka przejściowa stabilizatora napięcia
6
ΔUwy
5
Uwy [V]
4
3
2
ΔUwe
1
0
0
5
10
15
Uwe [V] 20
25
30
35
W punkcie załamania charakterystyki przejściowej wyznaczamy minimalne napięcie stabilizacji
UWYmin i odpowiadające mu UWEmin. Wartości UWYmax i UWEmax to końcowe wyniki pomiarów.
Na podstawie tych wartości można obliczyć współczynnik stabilizacji napięcia ze wzoru:
U
−U WYmin
 U WY
S U = WYmax
⋅100 % =
⋅100 % .
U WEmax −U WEmin
 U WE
Charakterystyka obciążeniowa UwY = f(IWY) stabilizatora napięcia.
Charakterystyka obciążeniowa stabilizatora napięcia
6
UWYmax
5
UWYmin
Uw y [V]
4
3
2
1
0
0
20
40
60
80y [mA]
Iw
I100
WYmax
120
140
160
W punkcie załamania charakterystyki obciążeniowej wyznaczamy prąd znamionowy stabilizatora
IWYmax oraz odpowiadające mu napięcie U WYmin. Napięcie UWYmax to napięcie stanu jałowego. Na
podstawie tych wartości można obliczyć obciążeniowy współczynnik stabilizacji (zmienność napięcia)
ze wzoru: S = U WYmax −U WYmin ⋅100 % .
UI
U WYmax
Charakterystyka obciążeniowa IwY = f(UWY) stabilizatora Prądu.
Charakterystyka obciążeniowa stabilizatora prądu
100
IWYmax
IWYmin 90
80
Iwy [mA]
70
60
50
40
30
20
10
0
0
0,5
1
1,5
Uwy2 [V]
2,5
3
3,5
4
W punkcie załamania charakterystyki obciążeniowej wyznaczamy prąd minimalny stabilizatora
IWYmin. Prąd IWYmax to prąd stanu jałowego. Na podstawie tych wartości można obliczyć obciążeniowy
współczynnik stabilizacji prądu (zmienność prądu) ze wzoru: S = I WYmax −I WYmin ⋅100 %
I
I WYmax
Program ćwiczenia.
U
1. Pomiar charakterystyki przejściowej U WY = f(Uwe) w stanie jałowym
stabilizatorów napięcia lm 317 i lm 723.
1.1.
Do wejścia stabilizatora napięcia LM 317 podłącz zasilacz regulowany i zmieniając
napięcie wejściowe od 0 do 30V, wyznacz charakterystykę przejściową U WY = f(UWE)
stabilizatora LM 317 dla minimalnego położenia potencjometru.
Do wejścia stabilizatora napięcia LM 317 podłącz zasilacz regulowany wykorzystując
połączenie szeregowe obu sekcji zasilacza (wciśnięty przycisk SERIAL, skrajne zaciski
„+” „-”) i zmieniając napięcie wejściowe od 0 do 60V, wyznacz charakterystykę przejściową
UWY = f(UWE) stabilizatora LM 317 dla maksymalnego położenia potencjometru.
Zakres regulacji napięcia stabilizowanego stabilizatora LM 317 UWY = od .......V do .......V.
Do wejścia stabilizatora napięcia LM 723 podłącz zasilacz regulowany i zmieniając
napięcie wejściowe od 0 do 30V, wyznacz charakterystykę przejściową U WY = f(UWE)
stabilizatora LM 723.
1.2.
1.3.
1.4.
LM 317
potencjometr min
LM 723
potencjometr max
UWEmin = ...V
UWYmin = ...V
UWEmin = ...V
UWYmin = ...V
UWEmin = ...V
UWYmin = ...V
UWE[V]
UWY[V]
UWE[V]
UWY[V]
UWE[V]
UWY[V]
1.5.
Na podstawie pomiarów wyznacz współczynniki stabilizacji napięcia S U stabilizatorów.
STABILIZATOR NAPIĘCIA
LM 317
SU =
=
LM 723
U WYmax −U WYmin
⋅100 % =
U WEmax−U WEmin
⋅100 % = 
SU =
=
U WYmax −U WYmin
⋅100 % =
U WEmax−U WEmin
⋅100 % = 
2. Pomiar charakterystyki obciążeniowej U wY = f(IWY) stabilizatorów
napięcia lm 317 i lm 723.
2.1.
Ustaw potencjometr regulacji napięcia stabilizatora napięcia LM 317 na minimum, a do
wyjścia podłącz rezystor dekadowy, oblicz wartość rezystancji obciążenia, tak aby prąd
wyjściowy wynosił IWY = 10mA. Ustaw obliczoną wartość rezystancji na rezystorze
dekadowym wykorzystując jak największą ilość dekad ustawionych na maksimum.
Do wejścia stabilizatora podłącz zasilacz regulowany ustawiając napięcie wejściowe
o wartości UWE = 5V.
Wyznacz charakterystykę obciążeniową UWY = f(IWY) stabilizatora napięcia LM 317,
zwiększając obciążenie od IWY = 10mA do IWY = 1A (zwracaj uwagę na prąd maksymalny
używanych dekad rezystora, aby nie uległy uszkodzeniu). Pierwszy pomiar wykonaj
dla stanu jałowego, rozwierając obwód obciążenia.
2.2.
STABILIZATOR NAPIĘCIA
LM 317
IWY[mA]
LM 723
UWY[V]
IWY[mA]
0
2.3.
UWY[V]
0
Do wyjścia stabilizatora napięcia LM 723 podłącz „żółty” rezystor dekadowy 10x1Ω, a do
wejścia stabilizatora podłącz zasilacz regulowany, ustawiając napięcie wejściowe
o wartości UWE = 15V.
Wyznacz charakterystykę obciążeniową UWY = f(IWY) stabilizatora napięcia LM 723,
zmniejszając rezystancję obciążenia od 10Ω, aż do zwarcia. Pierwszy pomiar wykonaj dla
stanu jałowego, rozwierając obwód obciążenia.
Na podstawie pomiarów wyznacz obciążeniowe współczynniki stabilizacji napięcia S UI
(zmienność napięcia) dla poszczególnych stabilizatorów.
2.4.
2.5.
STABILIZATOR
LM 317
S UI =
=
LM 723
U
−U WYmin
S UI = WYmax
⋅100 % =
U WYmax
U WYmax −U WYmin
⋅100 % =
U WYmax
⋅100 % = 
=
⋅100 % = 
3. Pomiar charakterystyk przejściowej I WY = f(Uwe) i obciążeniowej
IWY = f(UwY) stabilizatora prądu lm 317.
3.1.
3.2.
3.3.
3.4.
Do wyjścia stabilizatora prądu LM 317 podłącz rezystor dekadowy ustawiając jego
rezystancję na 0Ω (stan jałowy źródła prądu), a do wejścia stabilizatora podłącz zasilacz
regulowany i ustaw napięcie wejściowe, przy którym układ LM 317 stabilizuje. Następnie
za pomocą potencjometru ustaw prąd stabilizacji o wartości IWY = 100mA.
Zmieniając napięcie wejściowe od 0 do 30V, wyznacz charakterystykę przejściową
IWY = f(UWE) stabilizatora prądu LM 317.
Do wyjścia stabilizatora prądu LM 317 podłącz rezystor dekadowy ustawiając jego
rezystancję na 0Ω (stan jałowy źródła prądu), a do wejścia stabilizatora podłącz zasilacz
regulowany i ustaw napięcie wejściowe U WE = 5V. Następnie za pomocą potencjometru
ustaw prąd stabilizacji o wartości IWY = 100mA.
Zmieniając rezystancję obciążenia od 0Ω do wartości, przy której prąd wyjściowy zmaleje
do wartości IWY = 1mA, wyznacz charakterystykę obciążeniową IWY = f(UWY) stabilizatora
prądu LM 317.
STABILIZATOR PRĄDU LM 317
charakterystyka przejściowa
UWE[V]
IWY[mA]
charakterystyka obciążeniowa
UWY[V]
IWY[mA]
4. Badanie układu zwiększającego prąd wyjściowy stabilizatora
napięcia.
4.1.
4.2.
Do wyjścia układu zwiększającego prąd wyjściowy stabilizatora napięcia podłącz rezystor
dekadowy, oblicz wartość rezystancji obciążenia, tak aby prąd wyjściowy wynosił
IWY = 100mA. Ustaw obliczoną wartość rezystancji na rezystorze dekadowym
wykorzystując jak największą ilość dekad ustawionych na maksimum. Do wejścia
stabilizatora podłącz zasilacz regulowany ustawiając napięcie wejściowe o wartości
UWE = 6V. Podłącz amperomierze A1, A2, A4, a zaciski amperomierza A3 zewrzyj.
Zwiększając obciążenie od IWY = 100mA do IWY = 1A zaobserwuj podział prądu
wyjściowego (A4) na prąd tranzystora (A1) i prąd układu scalonego (A 2). Zanotuj wskazania
amperomierzy i woltomierza.
UWY[V]
A4 IWY[A]
A1 ITRANZYSTORA[A]
A2 ILM317[A]
Schematy układów ćwiczeniowych.
LM 317
LM 317
R=240Ω
Uwe
R=12Ω
0,1µ F
1µ F
Uwy
4 7 µ F Uwy
1µ F
Uwe
R=1kΩ
R=4,7kΩ
Scalony stabilizator napięcia LM 317
Scalony stabilizator prądu LM 317
RS
2N3055
12
UCC
6 Uref
R3
WE
723
5+
R1
11
UC WY 10
OP 2
R5
CP 3
CWY WY
-4
R4
GND
7
COMP
13
R2
CCOMP
Scalony stabilizator napięcia LM 723
R=0,68Ω
A1
A4
A3
Uwe
100nF
A2
LM 317
R=240Ω
1µ F
ROBC
R=240Ω
V
Układ zwiększający prąd wyjściowy stabilizatora
opracowanie ćwiczenia.
wskazówki niezbędne podczas wykonywania
sprawozdania.
U
✔
✔
✔
✔
✔
✔
Sprawozdanie wykonaj według kolejnych podpunktów zamieszczonych
w programie ćwiczenia.
Narysuj blokowe schematy pomiarowe (w przypadku układu zwiększającego prąd
wyjściowy do 1A - schemat ideowy).
Opisz sposoby pomiarów poszczególnych charakterystyk.
Wykreśl zmierzone charakterystyki i zaznacz na nich zakresy stabilizacji ∆UWY
lub ∆IWY.
Oblicz współczynniki stabilizacji napięcia i obciążeniowe współczynniki
stabilizacji napięcia (zmienności napięcia) dla stabilizatora napięcia oraz
obciążeniowy współczynnik stabilizacji prądu (zmienność prądu) dla
stabilizatora prądu.
Wyjaśnij zachowanie amperomierzy w układzie zwiększającym prąd wyjściowy do
1A.
Przykładowe zadanie zaliczeniowe.
wskazówki niezbędne podczas zaliczenia.
✔
✔
✔
✔
Zmierz charakterystykę przejściową UWY = f(UWE) scalonego stabilizatora napięcia
LM 317, dla minimalnej rezystancji potencjometru regulacyjnego, dla zakresu
napięć wejściowych (0÷30)V.
Zmierz charakterystykę obciążeniową UWY = f(IWY) scalonego stabilizatora
napięcia LM 317, dla minimalnej rezystancji potencjometru regulacyjnego,
rozpoczynając od prądu obciążenia IWY = 10mA do wartości IWY = 1A.
Wykreśl zmierzoną charakterystykę przejściową, zaznacz na niej zakres
stabilizacji i wyznacz na podstawie pomiarów współczynnik stabilizacji napięcia.
Wykreśl zmierzoną charakterystykę obciążeniową, zaznacz na niej zakres
stabilizacji i wyznacz na podstawie pomiarów obciążeniowy współczynnik
stabilizacji napięcia (zmienność napięcia).
lub
✔
✔
✔
✔
Zmierz charakterystykę przejściową IWY = f(UWE) scalonego stabilizatora prądu
LM 317, dla wartości prądu stabilizacji IWY = 70mA, dla zakresu napięć wejściowych
(0÷30)V.
Zmierz charakterystykę obciążeniową I WY = f(UWY) scalonego stabilizatora prądu
LM 317, dla wartości prądu stabilizacji IWY = 70mA, rozpoczynając od stanu
jałowego, kończąc w momencie, gdy prąd wyjściowy osiągnie wartość I WY = 10mA.
Wykreśl zmierzoną charakterystykę przejściową i zaznacz na niej zakres
stabilizacji.
Wykreśl zmierzoną charakterystykę obciążeniową, zaznacz na niej zakres
stabilizacji i wyznacz na podstawie pomiarów obciążeniowy współczynnik
stabilizacji prądu (zmienność prądu).