Protokoly a návody k laboratorním cvičením předmětu BNEZ · filtraním kondenzátorem pomocí interních sledovacích rezistorů hodnot cca 0,5 Ω, které jsou zapojeny v sérii

ÚSTAV RADIOELEKTRONIKY

Protokoly a návody k laboratorním cvičením

předmětu BNEZ

Ing. Michal Kubíček, Ph.D.

BRNO 2011

Materiál vznikl za podpory grantu FRVŠ F1/a č. 1456 (rok 2011)

„Inovace laboratorní výuky předmětu Napájení elektronických zařízení “

BNEZ Č. úlohy

1

Neřízené usměrňovače,

integrované stabilizátory napětí

Jméno: Spolupracoval:

Datum měření: Hodnocení:

ÚVOD Část 1 – neřízené usměrňovače

Usměrňovače jsou obvody, jejichž úkolem je usměrnit signál, tj. přeměnit jej na signál stejnosměrný s minimální úrovní střídavé složky. Usměrňovače bývají u spojitých stabilizátorů zařazovány za síťový napájecí transformátor, u spínaných stabilizátorů se obvykle připojují přímo k elektrorozvodné síti přes odrušovací filtr. Úkolem usměrňovačů je usměrnit harmonické napětí na výstupu transformátoru, tedy přeměnit jej na napětí ideálně stejnosměrné. Napětí na výstupech usměrňovačů je více či méně zvlněné se stejnosměrnou složkou (střední hodnotou), přičemž jsou tyto veličiny výrazně závislé na typu, obvodovém zapojení, usměrňovače. Pro minimalizaci zvlnění se na výstupní svorky usměrňovačů zařazují filtrační kondenzátory nebo při požadavku na velké odběrové proudy nárazové tlumivky. V případě požadavků mohou být usměrňovače zapojeny ve formě násobičů napětí. Použití napěťových násobičů zjednodušuje řešení transformátoru (menší počet závitů). Typickou aplikací násobičů napětí jsou zdroje vysokého napětí v obrazovkových obvodech.

Základním obvodovým prvkem neřízených usměrňovačů je dioda, která představuje typický nelineární pasivní prvek. Usměrňovací účinek diody je dán velmi vysokým dynamickým odporem v závěrném směru a prakticky nulovým dynamickým odporem v propustném směru. Připojíme-li propustně polarizovanou diodu v sérii ke stejnosměrnému zdroji napětí, je výstupní odpor této kombinace dán součtem vnitřního odporu zdroje a dynamického odporu diody v pracovním bodě. Připojením diody ke zdroji harmonického střídavého napětí získáváme nejjednodušší typ usměrňovače, jednocestný usměrňovač, viz. obrázek 1a. Nejčastěji používaným usměrňovačem je Greatzův dvoucestný můstkový usměrňovač, jehož obvodové schéma prezentuje obrázek 1b. Jeho výhodou oproti jednocestnému usměrňovači je plné využití transformátoru z hlediska dosažitelného přenosu výkonu. Výkon se u dvoucestného usměrňovače na výstupní zátěž přenáší během obou půlperiod vstupního harmonického napětí, kdežto u jednocestného pouze během jedné půlperiody. Nevýhodou dvoucestného Graetzova můstkového zapojení je aktivní činnost vždy dvou diod současně (dvojnásobný úbytek napětí na diodách). Na obrázku 1c je naznačen nejjednodušší zdvojovač napětí, tzv. Greinacherův zdvojovač, sestávající se ze dvou jednocestných usměrňovačů zapojených z pohledu zátěže v sérii, přičemž jeden je aktivní v době kladné půlperiody vstupního harmonického napětí a druhý v době záporné půlperiody vstupního harmonického napětí.

Obr. 1. Základní zapojení neřízených usměrňovačů: a) jednocestný usměrňovač, b) Graetzův dvoucestný

můstkový usměrňovač, c) Greinacherův zdvojovač napětí.

Na výstupu holého usměrňovače je vždy stejnosměrné puslní napětí. K jeho vyhlazení se paralelně k zátěži připojuje filtrační (vyhlazovací) kondenzátor. Tvar výstupního napětí obsahuje stejnosměrnou složku se superponovanou zbytkovou hodnotou zvlnění. Jeho hodnota se určuje jako napětí špička-špička (mezivrcholové napětí napěťového průběhu na zátěži). Poměr vyjádřený v procentech mezi tímto napětím a střední hodnotou (stejnosměrnou složkou) napětí na zátěži definuje tzv. činitel zvlnění:

1000

U

Up

pp. (1)

Pro praktický návrh filtrační kapacity usměrňovačů pro zadaný činitel zvlnění se používá vztah:

0

min

60

Upf

IC

, (2)

kde f je kmitočet pulzů za usměrňovačem bez připojeného filtračního kondenzátoru (tedy například 50 Hz pro jednocestně usměrněné a 100 Hz pro dvojcestně usměrněné napětí síťového kmitočtu).

Část 2 – Integrované stabilizátory napětí

Integrované spojité stabilizátory napětí patří k základním typům stabilizačních obvodů napětí v elektronických zařízeních. Jejich značnou popularitu umocňuje především velmi atraktivní cena integrovaných forem stabilizátorů a minimum vnějších součástek, které jsou nutné pro jejich správnou činnost. Zdaleka nejjednodušší na použití jsou takzvané tříbodové (někdy také třísvorkové) stabilizátory, kterým pro správnou funkci postačuje pouze dvojice kondenzátorů (jeden na vstupu a druhý na výstupu stabilizátoru), případně odporový dělič určující výstupní napětí.

V úloze budeme měřit tříbodový integrovaný stabilizátor MA7815. MA je typové označení Tesla (jiní výrobci požívají jiný dvoupísmenný prefix, např. Motorola MC), 78 označuje stabilizátor kladného napětí (79 jsou komplementární stabilizátory záporného napětí) a poslední dvojčíslí označuje napětí (15V), na které obvod stabilizuje vzhledem ke své referenční svorce. Stabilizátor je v přípravku (obr. 2) v obvyklém katalogovém zapojení s blokovacími kondenzátory na výstupu i vstupu vůči společné zemní svorce. Hodnoty obou kapacit kondenzátorů (C1 a C2) jsou 100 nF. Konstruktéři se často dopouštějí chyby zařazením filtračního kondenzátoru s velkou kapacitou na výstup stabilizátoru. Třísvorkové stabilizátory obsahují vnitřní proudovou a tepelnou ochranu. Při přivedení napětí na stabilizátor je třeba zajistit velký proud pro nabití výstupního kondenzátoru s velkou kapacitou a dochází k aktivaci elektronické proudové pojistky, což může zapříčinit nesprávný rozběh připojeného napájeného zařízení.

Třísvorkové spojité stabilizátory 78xx jsou natolik rozšířeny, že se vyskytují prakticky v každém elektronickém přístroji. Původní typy byly určeny pro proudy do 1A. Dnes se vyrábějí stabilizátory v řadě 78Sxx pro proudy do 2A či 78Txx do 3 A (nejčastěji v pouzdrech TO220, případně TO202) i pro malé proudy do 100 mA v řadě 78Lxx (v pouzdrech TO92) včetně SMD provedení (SOIC08 či DPAK). Pro záporná napětí se vyrábějí komplementární řada obvodů 79xx. U stabilizátorů pro záporná napětí je požadován odběr minimálního proudu (obvykle okolo 5 mA), jinak stabilizátor nepracuje správně.

Obr. 2. Schéma zapojení přípravku třísvorkového stabilizátoru

Pro správnou funkci stabilizátoru je nutné dodržet minimální rozdíl vstupního a výstupního napětí, tedy zajistit, aby na vstupu bylo vždy napětí o určitou hodnotu větší, než je požadované napětí na výstupu. Tento minimální požadovaný rozdíl se označuje jako DROPOUT VOLTAGE a u běžných třísvorkových stabilizátorů bývá v rozmezí 1,5V až 2,5V (v závislosti na zátěži a pracovní teplotě). V případě nedodržení tohoto rozdílu dojde k poklesu výstupního napětí a stabilizátor pak neplní svoji funkci (třísvorkový stabilizátor nedokáže zvyšovat napětí!!!).

V poslední době se zejména u výkonných výpočetních systémů požadují velmi malá napájecí napětí (3.3 V, 2.5 V nebo 1.8 V) a s tím i potřeba velmi malého rozdílu (úbytku) napětí mezi vstupem a výstupem stabilizátoru při zajištění správné funkce stabilizátoru. V anglické literatuře se takové obvody označují termínem LOW DROP a UDROPmin dosahuje u nejnovějších typů hodnot jen několika desetin voltu (např. série LExx a LFxx, kde xx je hodnota výstupního napětí stabilizátoru).

ZADÁNÍ

Část 1:

1. Změřte V-A charakteristiku usměrňovací diody 1N4007 v rozsahu propustného proudu do 200 mA.

2. Určete z V-A charakteristiky diody dynamický odpor diody 1N4007 pro propustný proud 50 mA a 150 mA.

3. Změřte závislost usměrněného napětí U0 na velikosti odporové zátěže pro jednocestný usměrňovač a

Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač s filtračním kondenzátorem 470 F. Z této závislosti určete stejnosměrné zatěžovací charakteristiky zdrojů s oběma typy usměrňovačů.

4. Změřte závislost napěťového zvlnění (napětí špička - špička) a střední hodnoty usměrněného napětí na velikosti filtrační kapacity pro jednocestný a Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač pro

reálnou zátěž 100 . Určete závislost činitele zvlnění na velikosti filtrační kapacity pro jednocestný a

Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač pro reálnou zátěž 100 .

5. Na osciloskopu zobrazte a zakreslete současně průběh proudu kondenzátoru a výstupního napětí pro jednocestný usměrňovač.

6. Zhodnoťte a porovnejte vzájemně vlastnosti neřízených usměrňovačů.

Část 2:

7. Změřte statickou zatěžovací charakteristiku třísvorkového stabilizátoru s obvodem MA7815, prověřte činnost proudové pojistky.

8. Stanovte výstupní (vnitřní) odpor stabilizátoru s MA7815 pro výstupní proud 0,5 A.

9. Změřte závislost výstupního napětí na vstupním u integrovaného třísvorkového stabilizátoru při výstupním proudu 0,5 A. Určete minimální úbytek napětí mezi vstupními a výstupními svorkami stabilizátorů UDROPmin pro pokles výstupního napětí o 2 %. Pro tento pracovní stav určete účinnost stabilizátoru.

10. Porovnejte naměřené parametry stabilizátoru MA7815 s katalogovými údaji.

POKYNY K MĚŘENÍ A VYPRACOVÁNÍ PROTOKOLU

Část 1:

Ad 1) Zapojte přípravek podle obrázku 3. Hodnota rezistoru R je 100 Ω. Nastavujte napětí napájecího zdroje UN od nejvyšších hodnot k nižším, tzn. provádějte měření od proudu diodou 200 mA směrem k nižším hodnotám. Důvodem je teplotní závislost V-A charakteristiky měřené diody. Tím, že měření bude prováděno od nejvyšších hodnot proudu v propustném směru, bude dioda procházejícím proudem vyhřívána a i pro malé hodnoty proudu bude změna teploty diody vzhledem pomalé odezvě při chladnutí menší. Napětí napájecího zdroje pro maximální proud diodou (200 mA) bude přibližně:

218,01002,0)(maxmax max DD IIDDN URIU V

Změřenou V-A charakteristiku diody 1N4007 v propustném směru v rozsahu do proudu 200 mA vyneste do grafu.

Obr. 3. Měřící zapojení přípravku pro měření V-A charakteristiky diody

Ad 2) Dynamický odpor z graficky vynesené V-A charakteristiky určete z tečen sestrojených v pracovních bodech 50 a 150 mA. Určete jej pro co největší ΔID a ΔUD, aby výsledná hodnota dynamického odporu byla co nejpřesnější.

Ad 3) Zapojte transformátor do síťového rozvodu a odpojte laboratorní zdroj stejnosměrného napětí. Levý přepínač na přípravku přepněte do příslušné polohy podle požadovaného měřeného usměrňovače. Měřenou hodnotu stejnosměrné složky napětí pro daný zatěžovací odpor nechte ustálit, je nutno zajistit ustálení přechodového děje při připojení jiného zatěžovacího odporu. Tento případ bude zvláště markantní při nekonečném zatěžovacím odporu, kdy při změně zapojení usměrňovače zůstane napětí na filtračním kondenzátoru na původní hodnotě. V tomto případě se doporučuje na vhodnou dobu nastavit zatěžovací odpor na určitou konečnou hodnotu, přes kterou se kondenzátor nejprve vybije. Po ustálení této hodnoty lze opět odpojit zátěž, resp. připojit zatěžovací odpor s nekonečnou ohmickou hodnotou. Při měření

s malými zatěžovacími odpory (cca do 220 ) neponechávejte zátěž delší dobu v činnosti, zahřívá se. Pro stanovení zatěžovacích charakteristik dopočítejte proud I ze známého zatěžovacího odporu RL a naměřené střední hodnoty napětí U.

Ad 4) Zapojení odpovídá bodu 3. Napětí špička-špička (napěťové zvlnění) měřte pomocí osciloskopu. Ten umožňuje provádět automatické měření požadovaného typu napětí v příslušném režimu měření parametrů zobrazovaného signálu. Aktivuje se přechodem (stiskem tlačítka) do režimu „Quick Measurement“ (případně „Measure“). Pomocí knoflíku případně tlačítek volby lze nastavit příslušný typ automatického měření. Pro měření napětí špička-špička se volí „VP-P“, pro měření střední hodnoty napětí se volí „Vavg“ (avg. = avrage = průměrný, střední). Pro dodržení vysoké přesnosti měření napětí špička-špička volte rozsah vertikálního zesilovače co nejmenší tak, aby zobrazený průběh napětí na zátěži byl co největší (zabíral co největší část obrazovky) a současně aby byl ve vertikální ose celý (neořezaný). Zvažte, jakou vazbu na vstupu osciloskopu použijete (stejnosměrnou nebo střídavou) a své rozhodnutí konzultujte s vyučujícím ještě před vlastním měření.

Ad 5) Přípravek umožňuje měření průběhu výstupního napětí a proudů z kladné svorky usměrňovače a filtračním kondenzátorem pomocí interních sledovacích rezistorů hodnot cca 0,5 Ω, které jsou zapojeny v sérii (v cestě proudu) s usměrňovačem, resp. filtračním kondenzátorem. Pozor na připojení zemních svorek vertikálních kanálů osciloskopu. Musí být vždy připojeny ke stejnému uzlu, jinak dojde ke zkratu propojením částí měřeného obvodu přes společnou zemní svorku osciloskopu. Při zobrazení průběhů zvolte takové hodnoty zatěžovacího odporu a filtrační kapacity, aby byla zřejmá funkce daného usměrňovače (např. čerpání náboje z usměrňovače a výdej náboje do zátěže filtračním kondenzátorem). Podle typu použitého osciloskopu lze naměřené průběhy uložit ve formátu obrázku (bitmapový nebo tiff

formát), případně jej zakreslete ručně přímo do protokolu. Obrázek průběhu jasně popište, včetně cejchování os.

Část 2:

Ad 7) Připojte třísvorkový stabilizátor s obvodem MA7815 k napájecímu zdroji a elektronické zátěži (Gwinstek). Napájecí napětí zvolte 20 V. Změřte statickou zatěžovací charakteristiku sestaveného stabilizátoru, proměřte také činnost interní proudové pojistky (proud nad 1 A). Zatížení stabilizátoru velkým proudem ponechávejte jen po dobu nezbytně nutnou (vznik velkého ztrátového tepla).

Ad 8) Pro určení výstupního (vnitřního) odporu uvažujte vždy blízké sousední hodnoty proudů v okolí proudu 0,5 A. K odečtu je možné využít statickou zatěžovací charakteristiku, doporučuji však provést měření s přesným digitálním voltmetrem (odečíst samostatně hodnoty napětí a proudu v okolí požadovaného pracovního bodu).

Ad 9) Zapojte jeden ze stolních multimetrů jako měřič vstupního proudu stabilizátoru a druhým měřte napětí na jeho výstupu. K měření výstupního proudu využijete přímo elektronickou zátěž. Postupně snižujte vstupní napájecí napětí od 20 V do 16 V, udržujte výstupní proud 0,5 A (nastaven na elektronické zátěži) a měřte hodnoty výstupních napětí. Zjistěte nejprve hodnotu výstupního napětí U2_20 pro U1 = 20 V (bude blízké nominální hodnotě 15V). Toto napětí snižte o 2 %, označte jej jako U2min a vyneste do grafu ve formě mezní přímky. V místě průsečíku této mezní přímky se závislostí U2 = f(U1) odečtěte hodnotu U1min. Rozdíl těchto napětí udává hodnotu minimálního úbytku UDROPmin. Pro tento pracovní stav je účinnost stabilizátorů největší. Nastavte tedy vstupní napětí na U1min a odečtěte vstupní a výstupní proud a určete účinnost stabilizátoru. Vyznačte minimální hodnotu napájecího napětí v grafu 7.

Ad 10) Srovnejte nejdůležitější naměřené charakteristiky stabilizátoru MA7815 s katalogovými údaji. Patří mezi ně garantovaná hodnota výstupního napětí, limitní proud pro aktivaci proudové pojistky, minimální úbytek napětí stabilizátoru UDROPmin.

POUŽITÉ MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE A POMŮCKY Digitální multimetr .......................................................................................... č. .................

Digitální multimetr ......................................................................................... č. .................

Digitální multimetr ......................................................................................... č. .................

Osciloskop ..................................................................................................... č. .................

Laboratorní napájecí zdroj ............................................... ............................. č. .................

Přípravek s neřízenými usměrňovači č. .................

Přípravek s integrovaným stabilizátorem MA7815 č. …………

Regulovatelná elektronická umělá zátěž GW INSTEK PEL300 č. …………

Propojovací šňůry

VYPRACOVÁNÍ – ČÁST 1

Tab. 1. V-A charakteristika křemíkové usměrňovací diody 1N4007

ID [mA] 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65

UD [mV]

ID [mA] 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200

UD [mV]

Graf 1. V-A charakteristika křemíkové usměrňovací diody

(sestrojené tečny a odečtené hodnoty UD a ID musí být jasně viditelné)

Tab. 2. Dynamický odpor křemíkové usměrňovací diody pro propustný proud ID = 50 mA a 150 mA

pro ID 50 mA 150 mA

ID1,2 [mA]

UD1,2 [mV]

ID [mA]

UD [mV]

RD []

Tab. 3. Závislost usměrněného napětí na velikosti odporové zátěže a odvození zatěžovacích charakteristik pro jednocestný usměrňovač a Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač při CL = 470 μF

Usměrňovač RL [] 2,2k 1,0k 680 470 330 220 100 68 47 33 22

jednocestný U [V]

I [mA]

Graetzův

můstek

U [V]

I [mA]

Graf 2. Závislost střední hodnoty usměrněného napětí na velikosti odporové zátěže pro jednocestný usměrňovač a Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač.

Graf 3. Zatěžovací charakteristika zdrojů s jednocestným usměrňovačem a Graetzovým dvoucestným můstkovým usměrňovačem.

Tab. 4. Závislost napěťového zvlnění na velikosti filtrační kapacity pro jednocestný a Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač při RL = 100 Ω

Usměrňovač C [F] 100n 470n 1,0 4,7 10 47 100 470

jednocestný Up-p [V]

U0 [V]

P [%]

Graetzův Up-p [V]

U0 [V]

p [%]

Graf 4. Závislost napěťového zvlnění a střední hodnoty usměrněného napětí na velikosti filtrační kapacity

pro jednocestný a Graetzův dvoucestný můstkový usměrňovač při zátěži 100 Ω

Graf 5. Závislost činitele zvlnění na velikosti filtrační kapacity pro jednocestný a Graetzův dvoucestný

můstkový usměrňovač při zátěži 100 Ω

Obr. 4. Průběhy napětí a proudů v obvodech usměrňovačů


Tab. 5. Zatěžovací charakteristika integrovaného třísvorkového stabilizátoru při U1 = 20 V

I2 [A] 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

U2 [V]

I2 [A] 0,9 1,0

U2 [V]

Graf 6. Zatěžovací charakteristika integrovaného třísvorkového stabilizátoru MA7815 při U1 = 20 V

Interní proudová pojistka je aktivována při proudu ……… A.

Meze výstupního napětí při výstupním proudu do 1A pro obvod MA7815 garantované výrobcem jsou:

U2min = …………… V a U2max = …………… V.

Měřený stabilizátor splňuje nesplňuje garantované výstupní napětí.

Tab. 6. Naměřené (odečtené) hodnoty pro stanovení výstupního odporu integrovaného třísvorkového stabilizátoru MA7815 pro výstupním proud 0,5 A a při U1 = 20 V

I2 [A]

U2 [V]

Ri [Ω]

Výstupní napětí na svorkách stabilizátoru při proudu 0,5A a vstupním napětí 20V je U2_20 = ……… V.

Minimální požadované výstupní napětí je U2min = 0.98· U2_20 = ……… V.

Tab. 7. Závislost výstupního napětí na vstupním třísvorkového integrovaného stabilizátoru pro výstupní proud 0,5 A

U1 [V] 20,0 19,5 19,0 18,5 18,0 17,5 17,0 16,5 16,0

U2 [V]

Graf 7. Závislost výstupního napětí na vstupním třísvorkového integrovaného stabilizátoru pro výstupní proud 0,5A

Naměřená hodnota minimálního napájecího napětí (při U2min) U1min = ……… V.

Napájecí proud při minimální hodnotě napájecího napětí je I1min = ……… A.

Minimální úbytek napětí na stabilizátoru je UDROPmin = U1min - U2min = ……-……=……… V.

Katalogová hodnota minimálního úbytku napětí integrovaného stabilizátoru Tesla MA7815

je ………V.

Měřený stabilizátor splňuje nesplňuje garantovaný minimální úbytek napětí.

Příkon stabilizátoru při UDROPmin je P1 = U1min · I1 = ……… ·………=………W.

Výkon stabilizátoru při UDROPmin je P2 = U2min · I2 = ……… ·………=………W.

Účinnost stabilizátoru při UDROPmin je η = P2 / P1 = ……… /………=………%.

ZÁVĚR

BNEZ Č. úlohy

2 Referenční zdroje

napětí a proudu



ÚVOD Integrované napěťové a proudové reference patří mezi běžné součástky používané jak

v napájecích zdrojích, tak celé řadě dalších přístrojů (například měřicí přístroje). Vyrábí se jak ve verzích s konstantními hodnotami výstupních referenčních veličin, tak ve verzích nastavitelných. Jsou dostupné obvody s různou přesností referenční veličiny, rozsahem pracovních teplot a citlivostí na pracovní podmínky (teplota, napájecí napětí). I poměrně levné integrované referenční obvody dnes dosahují vysoké přesnosti referenční veličiny s nízkou teplotní závislostí.

Jedním z nejčastěji používaných a dobře dostupných referenčních obvodů je napěťová reference LM336. Jeho základní zapojení je ekvivalentní se zapojením stabilizátoru s napěťovou stabilizační („Zenerovou“) diodou (obr. 1) a má také obdobné vlastnosti. Teplotní rozsah integrovaného obvodu je v základní variantě od 0 °C do 75 °C, přičemž hodnota referenčního napětí má jen velmi malou závislost na teplotě, napájecím napětí a procházejícím proudu (0,4 mA až 10 mA). Teplotní závislost, rozsah vstupního napětí a hodnotu referenčního napětí je možné korigovat pomocí vhodného zapojení pinu ADJ (tato možnost nebude při měření zkoumána).

Obr. 1. Zapojení zdroje referenčního napětí s integrovaným obvodem LM136/LM336.

V přípravku je osazen integrovaný obvod LM336-2.5 v pouzdře SO-8 (SMD), jehož referenční napětí je 2,5 V (sufix "-2.5"). Připojitelná reálná zátěž je tvořena potenciometrem. Na svorkách IR je měřen proud tekoucí pouze do referenčního obvodu (bez proudu zátěže).

Dalším často používaným referenčním obvodem je integrovaná reference proudu LM334. Slouží jako přesný zdroj proudu v rozsahu 1 μA do 10 mA, pracující od napětí 1V do 40V. Výstup obvodu LM334 je v přípravku opět připojen na potenciometr, který představuje proměnnou zátěž. Výstupní referenční proud obvodu LM334 je regulovatelný pomocí samostatného potenciometru připojeného na pin R v rozsahu asi 40 μA až 9 mA. Velikost výstupního referenčního proudu lze určit ze vztahu

059,1SET

RSET

R

UI

kde ISET je velikost referenčního proudu,

UR je velikost napětí na potenciometru (U3),

RSET je hodnota odporu nastaveného na potenciometru.

Napájení obou referenčních obvodů je v přípravku z bezpečnostních důvodů provedeno přes samostatný stabilizátor LM317. Na jeho výstupu (tedy na vstupu napájení referenčních obvodů) lze nastavit napětí v rozsahu přibližně 1,25 až 12,5V a měřit tak závislost přesnosti výstupních referenčních veličin na napájecím napětí. Přípravek je dále vybaven Peltierovým článkem, který je přiložen na obě reference a na převodník teploty na napětí. Umožňuje chladit a zahřívat reference a měřit tak teplotní závislost referenčních veličin v rozsahu přibližně 15°C až 60°C. V případě použití většího chladiče je možné dosáhnout i nižších teplot.

Obr. 1. Schéma zapojení přípravku s napěťovou a proudovou referencí

ZADÁNÍ

1. Změřte volt-ampérovou charakteristiku obvodu LM336-2.5.

2. Určete dynamický odpor napěťové reference při proudu 1 mA.

3. Změřte závislosti referenčního proudu proudové reference na hodnotě vstupního napětí pro referenční proudy 100 μA, 1 mA a 8 mA (±10%). Změřené závislosti vyneste do grafu. Srovnejte změřené hodnoty s katalogovými údaji.

4. Změřte teplotní charakteristiky napěťové reference (při proudu 1 mA) a proudové reference pro proud 1 mA a vyneste je do samostatných grafů. Porovnejte změřené hodnoty s údaji v katalogovém listu.


Ad 1) Přípravek napájejte z laboratorního zdroje napětím 20V (vstup UCC). Přepínačem odpojte zátěž od zdroje referenčního napětí (přepnut vlevo). Napětí na vstupu referenčního obvodu (U1) měřte ručním multimetrem, proud vstupující do reference (IR) a referenční napětí (U2) měřte přesnými stolními multimetry. Potenciometrem Nastavení U1 měňte v celém rozsahu napájecí napětí referenčního obvodu a odečítejte přitom co nejpřesněji hodnotu výstupního (referenčního) napětí a hodnotu proudu procházejícího referenčním obvodem LM336. Zakreslete závislost referenčního napětí na procházejícím proudu a závislost výstupního referenčního napětí na vstupním napětí. Stanovte minimální vstupní napětí referenčního obvodu a minimální průchozí proud pro dosažení správného referenčního napětí. Zjištěné hodnoty porovnejte s katalogovými údaji.

Ad 2) Změřte přesně hodnotu proudu a referenčního napětí v okolí požadovaného pracovního bodu (dvě hodnoty proudu, jedna o 0,1 mA až 0,5 mA větší a druhá o podobnou hodnotu menší, než požadovaný proud 1 mA). Z těchto hodnot vypočítejte vnitřní odpor referenčního zdroje.

Ad 3) Potenciometrem Nastavení U1 nastavte vstupní napětí referencí U1 na 12V. Proud A1 a napětí U4 měřte přesnými stolními multimetry, napětí U1 měřte opět ručním přístrojem. Zatěžovací odpor nastavte na minimum (maximální napětí U4) a nastavte co nejpřesněji požadovaný proud 1 mA potenciometrem Nastavení proudu (s odchylkou menší než 10%, tj. postačí nastavit hodnotu v rozmezí 0,9 mA až 1,1 mA). V průběhu měření již neprovádějte korekce nastavení proudu!!! Orientačně změřte proud pro minimální a maximální hodnotu zátěže a podle zjištěných hodnot proudu a průběhu charakteristiky si rozvrhněte měřené hodnoty (v místech prudkých změn provádějte měření s jemnějším krokem). Měňte velikost předřazeného odporu a do tabulky zapisujte napětí na vstupu referenčního obvodu a hodnotu referenčního proudu. Měření opakujte pro všechny tři požadované hodnoty referenčního proudu.

Ad 4) Potenciometrem Nastavení U1 nastavte vstupní napětí referencí U1 na 12V. Potenciometr Nastavení teploty nastavte na nejnižší teplotu (vytočit zcela vlevo). Zapněte zdroj vyhřívání/chlazení (větev A) a u přípravku s integrovaným teploměrem zapojte napájení teploměru (větev B, 7-9V). V průběhu chlazení udržujte ve větvi A malý proud (do 0,7 A – využijte funkce proudového omezení výstupu zdroje). Teplota začne klesat. Pokud je pokles pomalý, můžete zvětšit proud, ale nepřekračujte uvedenou maximální hodnotu. Zapište nejnižší dosaženou hodnotu teploty a hodnoty referenčních veličin. Poté zvyšujte teplotu (při zahřívání lze proud ve větvi A zvětšit až na 2,5A) a do tabulky zapisujte hodnoty referenčních veličin. Během měření korigujte velikost proudu vyhřívání/chlazení, aby se teplota neměnila příliš prudce nebo naopak velmi pomalu. Po skončení měření odpojte zdroj větve A.

POUŽITÉ MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE A POMŮCKY

Laboratorní stabilizovaný zdroj ..................................................................... č. …………

Laboratorní stabilizovaný zdroj ..................................................................... č. …………

Digitální multimetr ........................................................................................ č. …………




Přípravek s referencemi napětí a proudu č. …………


VYPRACOVÁNÍ

Tab. 1. Volt-ampérová charakteristika obvodu LM336-2.5

U1 [V] U2[V] IR [mA]

Graf 1. Závislost výstupního referenčního napětí na vstupním napětí

Graf 2. Závislost výstupního referenčního napětí na procházejícím proudu

Tab. 2. Změřené hodnoty napětí a proudu pro výpočet výstupního (dynamického) odporu obvodu LM336-2.5 při proudu 1 mA.

IR [A]

U2 [V]

Ri [Ω]

Hodnota Ri dle katalogového listu: ................ Ω

Tab. 3. Zatěžovací charakteristika obvodu LM334 pro proudy 100 μA, 1 mA a 8 mA

U4 [V] A1 [mA]

U4 [V] A1 [mA]

U4 [V] A1 [mA]

Graf 3. Závislost referenčního proudu obvodu LM334 na napětí zátěže (zatěžovací charakteristiky)

Tab. 4. Teplotní závislost referenčního napětí a proudu obvodů LM334 a LM336-2.5

T [°C] I [mA] U [V]

Graf 4. Teplotní závislost referenčního proudu obvodu LM334

Graf 5. Teplotní závislost referenčního napětí obvodu LM336-2.5

Závěrné napětí obvodu LM336-2.5 (hodnota referenčního napětí) při proudu 1 mA: Změřeno:.................V Dle katalogu: .................V

Minimální proud obvodem LM336-2.5 pro dodržení stanovené tolerance referenčního napětí: .................

Změřeno:................. μA Dle katalogu: ................. μA

Minimální napájecí napětí obvodu LM334 pro proud 100 μA: ..................V Minimální napájecí napětí obvodu LM334 pro proud 1 mA: ..................V Minimální napájecí napětí obvodu LM334 pro proud 8 mA: ..................V Změna hodnoty (rozdíl) referenčního napětí v měřeném rozsahu teplot

Změřeno:.................mV Dle katalogu: .................mV

ZÁVĚR

BNEZ Č. úlohy

3 DC-DC měniče



ÚVOD Část 1 – Nábojové pumpy

Nábojová pumpa (charge pump) je typ DC-DC měniče, který ke své funkci nepotřebuje indukčnosti, což je jeho hlavní výhodou. Někdy se těmto obvodům proto říká bezindukční (iductor-less) nebo též kapacitní napěťové měniče. Principielně jde o obvody se stoprocentní účinností, v reálném obvodu vznikají ztráty vlivem odporu sepnutých spínačů i samotným procesem spínání a účinnost klesá na 50-90%. Obvod provádějící konverzi napětí obsahuje sadu keramických nebo elektrolytických střádacích kondenzátorů pro uchování a konverzi elektrické energie a elektronické spínače (tranzistory), které zajišťují jejich vzájemné propojení a připojení ke zdroji a zátěži. Kondenzátory jsou střídavě nabíjeny ze vstupního zdroje a vybíjeny do zátěže a současně je též střídavě měněno jejich vzájemné propojení (sériově nebo paralelně). Nábojové pumpy mohou pracovat jako invertující, snižující nebo zvyšující napěťový měnič, přičemž poslední dva jmenované případy mohou být také invertující nebo neinvertující, pokud užijeme kaskádní zapojení nábojových pump.

Dnes se nábojové pumpy používají především k napájení zařízení s malým proudovým odběrem (přibližně do 300 mA) nebo k napájení dílčích částí většího zařízení, které vyžadují jiné napájecí napětí než jaké napětí hlavního napájecího zdroje (lokální stabilizátory). Existuje celá řada integrovaných obvodů realizujících funkci nábojové pumpy, které stačí doplnit jen o několik kondenzátorů, případně rezistorů. Výhodou nábojové pumpy oproti klasickému DC/DC měniči s cívkou je jednodušší a levnější provedení (kondenzátory jsou zpravidla lépe dostupné a levnější než cívky). Navíc při použití moderních integrovaných obvodů jsou výhodné i miniaturní rozměry výsledné konstrukce (díky vysokému pracovnímu kmitočtu). Nevýhodou nábojové pumpy je hlavně omezený odběr proudu z výstupu (typicky kolem 100 mA) a nemožnost skokové změny výstupního napětí, protože napětí při vybíjení střádacích kondenzátorů klesá exponenciálně. V základním zapojení mohou nábojové pumpy na svém výstupu generovat napětí, které je celočíselným násobkem nebo podílem napětí vstupního. Některé složitější integrované obvody umožňují dosáhnout i násobku podílem nízkých celých čísel (např. 2/3).

V přípravku je použita nábojová pumpa TPS 60500 společnosti Texas Instruments. Jde o regulovanou nábojovou pumpu, výstupní napětí tedy nemusí být celočíselným násobkem napětí vstupního. V tomto případě lze navíc výstupní napětí pomocí odporové zpětné vazby nastavit na požadovanou hodnotu pomocí odporového děliče (v přípravku je nastaveno na 2,5V). Obvod pracuje v rozsahu vstupních napětí 1,8 V až 6,5 V, a lze jej zatížit proudem až 250 mA. Teoretická účinnost pumpy je až 90%.

Obr. 1. Vnitřní blokové schéma nábojové pumpy TPS60500

Nábojová pumpa používá několik konverzních režimů. Prvním z nich je tzv LDO režim. V tomto režimu nejsou použity externí střádací kondenzátory, ale výstupní kondenzátor je přerušovaně připojován ke vstupnímu napětí. Při výstupních proudech nad cca 150 mA je výstupní napětí udržováno změnou odporu RDS(ON) spínacích tranzistorů. Tento režim je aktivován, pokud je vstupní napětí pumpy nižší jak 1,5 násobek napětí vstupního. Přechod mezi režimy je velmi dobře patrný v závislosti účinnosti na napájecím napětí a zátěži (obr. 3).

Další režim je označován jako 2/3. Pumpa do něj automaticky přejde, pokud vstupní napětí překročí 1,5 násobek napětí výstupního. Pumpa nyní pracuje v cyklu o dvou stavech. V prvním stavu jsou externí střádací kondenzátory spojeny paralelně a jedna elektroda této paralelní dvojice je připojena ke vstupnímu napětí, druhá je přes výstupní kondenzátor spojena s GND. Ve druhé části cyklu jsou pak střádací kondenzátory spojeny sériově a tato sériová kombinace pak připojena k výstupu.

Obr. 2. Jednotlivé stavy cyklu při konverzním režimu 2/3

Podobným způsobem pracují další dva konverzní režimy označované jako 1/2 a 1/3 (podle teoretického poměru výstupního a vstupního napětí v daném režimu).

Obr. 3. Závislost účinnosti integrované nábojové pumpy na vstupním napětí a proudovém zatížení výstupu (výstupní napětí 1,8V).

Obr. 4. Schéma přípravku s nábojovou pumpou.

Kromě nábojové pumpy obsahuje přípravek ještě regulaci vstupního napětí (regulátor plní zároveň ochrannou funkci vstupu nábojové pumpy) a zátěž tvořenou deseti LED, z nichž každá má odběr přibližně 25 mA (maximální odběr je tedy kolem 250 mA).

Část 2 – DC-DC měniče s indukčnostmi

Řada moderních elektronických zařízení obsahuje DC/DC měniče s indukčností. Jejich úkolem je z malého stejnosměrného napětí získat jiné malé stejnosměrné napětí obvykle v situacích, kdy je ekonomicky nevýhodné doplňovat transformátor primárního napájecího zdroje o další vinutí. Měniče můžeme dělit na izolované a neizolované, zvyšující nebo snižující. Izolované měniče obsahují transformátor (obvykle dvě nebo více vinutí na feritovém jádře). Neizolované měniče mají místo transformátoru pracovní cívku. Cílem úlohy bude změření vlastností neizolovaného snižujícího měniče.

Obr. 5. Princip činnosti snižujícího DC-DC měniče (Buck converter)

Snižující měnič pracuje v cyklu o dvou stavech. V prvním stavu cyklu je tranzistor T sepnut a proud teče ze vstupní svorky UINP přes sepnutý tranzistor T, cívku L a zátěž. Při tom se nabíjí výstupní kondenzátor C a zároveň je energie akumulována do magnetického pole cívky L. Ve druhé části cyklu je tranzistor T rozepnut. Zdrojem energie se stává cívka, na níž se obrátila polarita napětí (stává se zdrojem energie pro zátěž), ale směr proudu zůstává stejný. Obvod se uzavírá přes zátěž a otevřenou diodu D, kondenzátor C se vybíjí. V měničích, které mají mít co největší účinnost, je dioda D nahrazena dalším tranzistorem, který je řízen tak, aby vedl v době, kdy nevede hlavní (tzv. horní) tranzistor. Toto použití tranzistoru se označuje jako synchronní usměrňovač (synchronous rectifier) a vede nejen k podstatně vyšší účinnosti měniče, ale je také výhodnější z hlediska regulace výstupního napětí.

V laboratorním přípravku je osazen snižující neizolovaný DC/DC měnič (tzv. buck converter) založený na integrovaném obvodu TPS40195 společnosti Texas Instruments. Obvod TPS40195 je řídící integrovaný obvod pro konstrukci snižujících DC/DC měničů s externími spínacími tranzistory (se synchronním usměrňovačem). Použité externí výkonové spínací tranzistory MOSFET mají velmi nízkým odpor v sepnutém stavu pro dosažení maximální účinnosti. Pracovní cívka má indukčnost 27 μH a filtrační kondenzátor 10 μF (keramický kondenzátor s minimálním ESR).

Obr. 6. Schéma přípravku se snižujícím DC-DC měničem

Měnič se dvěma tranzistory pracuje opět v cyklu o dvou stavech. V první části cyklu proud prochází přes otevřený tranzistor Q1 a pracovní cívku L1 do zátěže. V druhé části cyklu se tranzistor Q1 uzavře, naopak se otevře tranzistor Q2. Cívka se stává zdrojem proudu a obvod se uzavírá přes otevřený tranzistor Q2 a zátěž. Všiměte si, že je nezbytně nutné zajistit, aby nebyly zároveň otevřeny oba tranzistory Q1 a Q2 – došlo by je zkratu napájecího napětí a nadměrnému růstu ztrát v tranzistorech. Za tímto účelem jsou oba pracovní cykly odděleny krátkou dobou (tzv. dead time), po kterou nevede žádný z tranzistorů.

Laboratorní přípravek také obsahuje ochranný obvod, který znesnadňuje zničení řídícího IO přivedením příliš velkého vstupního napětí.

Základní vlastnosti zapojení měniče použitého v přípravku:

Vstupní napětí v rozsahu 10 V až 19 V,

Pevné výstupní napětí 5V,

Výstupní proud až 3 A,

Účinnost až 96 %,

Vnitřní zdroj referenčního napětí 5V,

UVLO - Odpojení při poklesu vstupního napětí pod nastavenou mez,

Odpojení při přehřátí – Thermal Shutdown,

Ochrana před proudovým přetížením není implementována.

Funkce Undervoltage Lockout (UVLO)

Tato funkce slouží k zastavení činnosti měniče, pokud napětí na vstupu klesne pod nastavenou mez. Tato mez se nastavuje odporovým děličem napětí připojeným mezi piny VDD a GND. Výstup děliče je spojen s pinem UVLO (č. 5). Funkce je opatřena hysterezí, která zabraňuje rozkmitání měniče v případě, že je vstupní napětí blízké nastavené mezní hodnotě. Měnič se vypne při určitém napětí UOFF a znovu se spustí, pokud napájecí napětí na vstupu překročí napětí UON. Vždy platí, že UON > UOFF.

Funkce Soft Start

Tato funkce slouží k postupnému náběhu napětí na výstupu měniče po jeho spuštění. Obvod Soft Start obsahuje čítač a D/A převodník. Čítač čítá hodinové pulzy z interního oscilátoru a D/A převodník převádí binární hodnotu na výstupu čítače na průběh napětí monotónně rostoucí od 0V do 1 V. Toto rostoucí napětí je přivedeno na zesilovač odchylky a nahrazuje referenční napětí do okamžiku, kdy překročí napětí 0,591 V. Tehdy je vstup zesilovače přepnut na referenční napětí o hodnotě právě 0,591 V. Doba náběhu je závislá na kmitočtu interního oscilátoru a na počtu stupňů převodníku, který lze nastavit zapojením pinu SS_SEL.

Ochrana proti proudovému přetížení

Tato funkce ochrání spínací tranzistory před zničením v případě zkratu na výstupu měniče. Je měřeno napětí mezi elektrodami Drain a Source spínacího tranzistoru v sepnutém stavu. Pokud tento úbytek napětí překročí stanovenou mez je tranzistor vypnut a zároveň je inkrementován čítač těchto poruchových vypnutí. Pokud čítač přeteče (po sedmi zkratových cyklech) dojde k zastavení činnosti spínacích tranzistorů na dobu přibližně 40 ms.

Drivery

Drivery jsou obvody řídící spínání externích tranzistorů. TPS40195 má dva tyto obvody. Jeden řídí Hgh-Side MOSFET a druhý Low-Side MOSFET (který bývá v jednodušších zapojeních nahrazen diodou). Obvody zajišťují pro oba tranzistory korektní řídicí napětí s amplitudou 5V.

Funkce Thermal Shutdown

Tato funkce zastaví činnost měniče, pokud teplota na čipu TPS40195 překročí 150°C. Chrání tak integrovaný obvod před přehřátím. Činnost měniče je obnovena, pokud klesne teplota na čipu přibližně na 130°C.

Nastavení spínacího kmitočtu se provádí pomocí rezistoru připojeného na vstup RT nebo připojením vstupu RT na úroveň GND nebo na výstup BP. Pokud je vstup RT spojen s GND, je spínací kmitočet nastaven na 250 kHz. Pokud je vstup RT spojen s výstupem BP, je nastaven spínací kmitočet 500 kHz. Pokud je připojen na úroveň GND přes rezistor, je spínací kmitočet určen hodnotou tohoto rezistoru.

ZADÁNÍ

1) Změřte účinnost nábojové pumpy v závislosti na napájecím napětí pro zátěže 75 mA a 250 mA.

2) Změřte závislost zvlnění výstupního napětí na výstupním proudu (zátěži) pro napájecí napětí U1 = 5V.

3) Stanovte, jaký vliv má zařazení většího kondenzátoru na výstup nábojové pumpy při zátěži 75 mA.

4) Změřte závislost střední hodnoty výstupního napětí (zatěžovací charakteristiku), zvlnění výstupního napětí a účinnosti měniče v závislosti na zátěži v rozsahu 0A až 3A a na napájecím napětí. Pro první měření nastavte vstupním napětí na 10V a poté měření opakujte pro napájecí napětí 18V.


Ad 1, 2) Přípravek nábojové pumpy připojte na laboratorní zdroj (napětí UCC nastavte na 10V). Vstupní napětí U1 a proud I1 měřte stolními multimetry (proudový rozsah 20A), výstupní proud měřte ručním multimetrem (rozsah 400 mA). Výstupní napětí měřte pomocí osciloskopu (aktivujte měření střední hodnoty napětí MEAN a rozkmitu napětí VPP). Minimální hodnotu vstupního napětí zvolte tak, aby výstupní napětí nebylo nižší, než 2,3V. Během měření si všimněte přechodů mezi jednotlivými režimy nábojové pumpy; při postupném zvětšování vstupního napětí dochází při určitých hodnotách napájecího napětí ke skokovým změnám (snížení) odebíraného proudu ze zátěže. Pokuste se co nejpřesněji nalézt tyto přechody a označte je v grafu závislosti účinnosti na napájecím napětí.

Ad 3) Rozsviťte 3 LED diody a na osciloskopu pozorujte změnu průběhu napětí (zvlnění) při přepínání velikosti výstupní kapacity. Během pozorování měňte vstupní napětí, rozdíl mezi kapacitami bude patrný pouze v některých pracovních režimech. Pozorované změny popište v závěru protokolu.

Ad 4) Přípravek snižujícího DC-DC měniče připojte na laboratorní zdroj (nastavte napětí nejdříve 10V, poté 18V) a na výstup připojte elektronickou programovatelnou zátěž (GWINSTEK). Vstupní napětí U1 a proud I1 měřte stolními multimetry (proudový rozsah 20A), výstupní proud odečítejte přímo z programovatelné zátěže. Výstupní napětí měřte pomocí osciloskopu (aktivujte měření střední hodnoty napětí MEAN a rozkmitu napětí VPP).

POUŽITÉ MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE A POMŮCKY

Laboratorní stabilizovaný zdroj .................................................................... č. …………




Programovatelná elektronická zátěž .................................................................. č. …………

Přípravek s nábojovou pumpou č. …………

Přípravek s DC-DC měničem č. …………


VYPRACOVÁNÍ Část 1 – Nábojové pumpy

Tab. 1. Měření účinnosti nábojové pumpy pro zátěž 75 mA

U1 [V] I1 [mA] P1 [W] U2 [V] I2 [mA] P2 [W] n [%]

Tab. 2. Měření účinnosti nábojové pumpy pro zátěž 250 mA


Graf 1. Závislost účinnosti nábojové pumpy na napájecím napětí pro zatěžovací proudy 75 mA a 250 mA Tab.3. Zvlnění výstupního

napětí v závislosti na proudu zátěže

I2 [mA] ΔU2 [V]

Graf 2. Závoslost zvlnění výstupního napětí nábojové pumpy v závislosti na proudu zátěže pro vstupní napětí U1 = 5V.

Tab. 4. Měření účinnosti, zatěžovací charakteristiky a zvlnění výstupního napětí DC-DC měniče pro vstupní napětí U1 = 10V

U1 [V] I1 [mA] P1 [W] U2 [V] ΔU2 [mV] I2 [mA] P2 [W] n [%]

Tab. 5. Měření účinnosti, zatěžovací charakteristiky a zvlnění výstupního napětí DC-DC měniče pro vstupní napětí U1 = 18V

U1 [V] I1 [mA] P1 [W] U2 [V] ΔU2 [mV] I2 [mA] P2 [W] n [%]

Graf 3. Zatěžovací charakteristika DC-DC měniče pro vstupní napětí 10V a 18V.

Graf 4. Závislost zvlnění výstupního napětí DC-DC měniče na zatěžovacím proudu pro vstupní napětí 10V a 18V.

Graf 5. Závislost účinnosti DC-DC měniče na zatěžovacím proudu pro vstupní napětí 10V a 18V.

ZÁVĚR

BNEZ Č. úlohy

4

DC/DC spínané měniče

bez transformátoru – návrh a

realizace

Jméno: Spolupracoval: Datum měření: Hodnocení:

ÚVOD

V dnešní době se setkáváme se spínanými zdroji téměř v každém odvětví elektroniky. Najdeme je například v počítačích, moderních nabíječkách a dalších zařízeních, kde je potřeba dosáhnout vysoké účinnosti, kompaktnosti, malých rozměrů a hmotnosti. Nevýhodou oproti klasickým lineárním zdrojům je složitější návrh a fakt, že spínané zdroje jsou vždy zdrojem elektromagnetického rušení. Aby splňovaly normu EMI (zaručující nízké vyzařování rušení do zdroje, zátěže i okolí), je nutné zdroj pečlivě navrhnout a případně i odrušit pomocí přídavných filtrů. Navzdory tomu se dnes již spínané zdroje používají i pro přenos výkonu několika desítek miliwatů.

Nejjednoduššími typy DC-DC měničů jsou tři základní neizolované typy: snižující měnič (BUCK), zvyšující měnič (BOOST) a invertující měnič (BUCK-BOOST). V základním zapojení těchto měničů je na obr. 1.

a) snižující měnič

b) zvyšující měnič

c) invertující měnič

Obr. 1. Základní topologie spínaných zdrojů

V každé topologii figuruje jako hlavní akumulační prvek tlumivka, která je periodicky

nejdříve nabíjena z primárního zdroje napětí U1 přes otevřený tranzistor T. Poté ve druhé části pracovního cyklu cívka dodává energii do zátěže pres diodu D (tranzistor je vypnutý). Kondenzátor C slouží k vyhlazení výstupného napětí. Dioda D se dnes často nahrazuje samostatně řízeným tranzistorem MOS-FET. To sice vyžaduje složitější řízení měniče, ale

výhodou je výrazně vyšší účinnost (často až 98%) takového měniče. Takové měniče se označují jako synchronní (se synchronním usměrňovačem; Synchronous Rectifier).

Součástí každého spínaného zdroje je smyčka zpětné vazby pro nastavení a stabilizaci výstupního napětí a obvod pro řízení výkonového spínacího tranzistoru. Úkolem zpětné vazby je snímat výstupní napětí a v závislosti na něm řídit střídu spínání zdroje. Řídicí obvod zajišťuje jak korektní časový průběh, tak i úrovně napětí (proudu) potřebné pro dostatečně rychlé spínání a vypínání tranzistoru. Oba tyto bloky dnes bývají často realizovány jediným integrovaným obvodem. Mnohé takové obvody navíc obsahují i samotný výkonový spínací tranzistor (někdy i rekuperační diodu), čímž klesá počet potřebných externích součástek na minimum. Každý řídicí obvod zpravidla umožňuje realizaci všech uvedených topologií, případně i dalších (SEPIC, izolované měniče).

Integrovaný obvod MC34063 je monolitický řídící obvod, který obsahuje všechny

důležité prvky a subsystémy pro činnost DC-DC měniče (obr. 2). Je konstruován tak, aby s ním bylo možné zapojit všechny 3 typy DC-DC měničů. Uvnitř čipu je implementován teplotně stabilizovaný zdroj referenčního napětí UREF o hodnotě 1,25V. Dále se zde nachází komparátor CMP, který slouží k porovnávání referenčního napětí s napětím výstupním. Oscilátor OSC generuje pilový průběh napětí, jako referenční zdroj signálu pro PWM. Budič tranzistoru T2 a spínací tranzistor T1 je dimenzován pro proud, který může dosahovat hodnoty až 1,5 A. Maximální proud může být omezen proudovou pojistkou (vstup IPK), aby byl tranzistor chráněn před přetížením.

Obr. 2: Vnitřní schéma obvodu MC34063.

Oscilátor je složen ze zdroje proudu a spínače, přes který je nabíjen kondenzátor CT. Toto nabíjení probíhá mezi horním a dolním prahem. Nabíjecí/vybíjecí proud bývá obvykle 35 μA/200 μA a jejich poměr je přibližně 1:6. Doba, kdy se kondenzátor nabíjí, je tedy 6-krát rychlejší než doba vybíjení, jak je znázorněno na obrázku 6. Horní práh je roven vnitřnímu referenčnímu napětí 1,25 V a dolní práh dosahuje hodnoty přibližně 0,75 V. Oscilátor pracuje na frekvenci, která odpovídá zvolené kapacitě CT. Během periody, kdy dochází k nabíjení kondenzátoru, je na spodním vstupu hradla úroveň log. 1. Pokud je výstupní napětí menší než jmenovitá hodnota tak horní vstup hradla je také v log. 1. Touto podmínkou se nastaví klopný obvod do sepnutého stavu a na jeho výstupu dojde k sepnutí tranzistoru T2. Jakmile oscilátor dosáhne horní úrovně, dojde k vybíjení kondenzátoru CT

a na spodním vstupu hradla se objeví log. 0. Tento stav vynuluje klopný obvod a zavře výstupní tranzistor.

Proudové omezení je zde řešeno tak, že dochází k monitorování úbytku napětí na malém externím odporu, který je zapojen v sérii s napájecím napětím VCC a výstupním tranzistorem (ztrátový prvek). Toto napětí je sledováno vstupem integrovaného obvodu Ipk. Jakmile dojde k překročení napětí 330 mV, obvod, který nám zajišťuje omezení výstupního proudu, vytvoří další cestu proudu pro nabíjení časovacího kondenzátoru CT. Výsledkem je tedy zvýšení strmosti křivky nabíjení kondenzátoru CT. Tímto způsobem dojde k rychlejšímu dosažení horního prahu napětí oscilátoru, čímž se výrazně zkrátí doba sepnutí výstupního tranzistoru a dojde k omezení energie uložené v cívce. Pokud nastane přetížení obvodu, dojde ke krátkému, ale konečnému sepnutí výstupu, po němž následuje normální, nebo prodloužený interval vypnutí způsobený oscilátorem. Rozšíření intervalu, kdy je výstup vypnut, je způsobeno nabíjením kondenzátoru nad horní práh díky aktivovanému proudovému omezení.

Níže jsou zobrazeny tři základní zapojení obvodu pro realizaci snižujícího, zvyšujícího a invertujícího měniče.

Obr. 3: Zapojení obvodu MC34063 jako snižujícího měniče.

Obr. 4: Zapojení obvodu MC34063 jako zvyšujícího měniče.

Obr. 5: Zapojení obvodu MC34063 jako invertujícího měniče.

Každé zapojení lze realizovat na připraveném univerzálním plošném spoji, který obdržíte v laboratoři. Ten v rámci laboratorní úlohy osadíte součástkami a změříte jeho parametry. Osazovací výkresy pro jednotlivé varianty měniče jsou níže.

Obr. 6: univerzální deska plošného spoje pro realizaci DC-DC měničů s obvodem

MC34063.

Obr. 7: Osazovací plán snižujícího měniče

Obr. 8: Osazovací plán zvyšujícího měniče

Obr. 9: Osazovací plán zvyšujícího měniče

Obr. 10: Celkový pohled na osazený snižující měnič

Obr. 11: Celkový pohled na osazený zvyšující měnič

Obr. 12: Celkový pohled na osazený invertující měnič

Zadání

Navrhněte a realizujte spínaný DC-DC měnič (s parametry od vyučujícího):

typ měniče snižující / zvyšující / invertující

U1 [V]

U2 [V]

ΔU2max [V]

I2nom [A]

fmin [kHz]

Vypracování

1) Vypočítejte (nebo stanovte dle doporučení) hodnoty všech součástek dle návodu v katalogovém listu obvodu. Uveďte vztahy, dosazení a výpočty jednotlivých hodnot, nezapomeňte uvést jednotky.

2) Dle příslušného osazovacího výkresu osaďte desku plošného spoje, kterou vám přidělí vyučující. Potřebné součástky naleznete v přihrádkách u stěny laboratoře, vypočtené hodnoty zaokrouhlete do hodnot v dostupných řadách součástek (E6, E12).

3) Změřte zatěžovací charakteristiku realizovaného měniče a jeho účinnost pro celý rozsah zatěžovacích proudů.

Vypočítané a zvolené hodnoty součástek pro realizaci měniče (dle katalogového listu MC34063) LMIN = ………… μH CT = ………… pF C1 = ………… μF / ………… V C2 = ………… μF / ………… V R1 = ………… kΩ R2 = ………… kΩ RSC = ………… kΩ

Tab. 1. Měření účinnosti a zatěžovací charakteristiky DC-DC měniče pro vstupní napětí U1 = ..............V


Graf 1. Závislost účinnosti DC-DC měniče na zatěžovacím proudu pro vstupní napětí.............V.

Graf 2. Závislost výstupního napětí DC-DC měniče na zatěžovacím proudu pro vstupní napětí.............V (zatěžovací charakteristika zdroje).

ZÁVĚR

BNEZ Č. úlohy

DC-AC a AC-DC spínané zdroje



UPOZORNĚNÍ

DC-AC měnič má na svém výstupu vysoké napětí (230V AC) a může tak způsobit úraz elektrickým proudem. Pracujte proto pouze jako obsluha panelu (laboratorního přípravku), nevyměňujte žárovky a nedotýkejte se objímek. Nijak nezasahujte do zapojení laboratorní úlohy.

ÚVOD Část 1 – DC-AC spínaný zdroj

Pro převod stejnosměrného napětí dostupného v automobilech na střídavé napětí potřebné pro provoz síťových spotřebičů je možné použít komerčně dostupné měniče napětí. Ty ze vstupního stejnosměrného napětí v rozmezí 10 ~ 15 V vytvoří síťové napětí 230 V o frekvenci 50 Hz. Nejčastější průběh výstupního napětí je modifikovaný sinus. Takové měniče jsou levnější, než měniče, které generují čistý sinusový signál a dosáhly tak značné oblíbenosti pro použití v automobilech. Další výhodou měničů s průběhem výstupního napětí typu modifikovaný sinus je jejich vyšší účinnost. Nevýhodou je nemožnost jejich použití pro napájení citlivých a speciálních zařízení, které vyžadují sinusový průběh vstupního napětí (např. zařízení s motorem nebo zdravotnická zařízení). Tento požadavek ale neplatí u většiny běžně používaných přístrojů. Další nevýhodou je vysoké harmonické zkreslení, které dosahuje až 25 %. Měniče generující sinusový signál dosahují celkového harmonického zkreslení do 5 %.

Základem měniče je spínaný zdroj pracující na vysokém kmitočtu (jednotky až desítky kHz), který nízké vstupní napájecí napětí převádí na vysoké napětí, stále ještě stejnosměrné. Hodnota převedeného napětí odpovídá maximální hodnotě požadovaného střídavého napětí. Vysoké stejnosměrné napětí je poté druhým stupněm převedeno na střídavé napětí. Měniče s čistým sinusovým výstupním napětím využívají pulzně-šířkové modulace (PWM), výstupní napětí a frekvence jsou řízené změnou střídy vysokofrekvenčních pulsů. Výstupní signál je následně upraven pomocí filtrů, které odstraňují vyšší harmonické složky z výstupného signálu.

Na pracovišti se můžete setkat s dvěma měniči napětí. Parametry jsou uvedeny v tabulce č. 1. Měniče jsou v následujícím textu rozlišeny podle čelního panelu, na kterém je (nebo není) umístěn USB konektor. Měnič bez USB konektoru generuje napětí čistě sinusového průběhu.

Tab. 1. Základní parametry měřených DC-AC měničů.

G513

(měnič s USB) UNIV-300P

(měnič bez USB)

Trvalý výstupní výkon 300 W 300 W

Rozsah vstupního napětí DC 9,5 ~ 16 V DC 10 ~ 15 V

Výstupní napětí AC (220 – 240) ± 10 % AC 230

Frekvence výstupního napětí

50 Hz ± 3 Hz 50 Hz ± 2 Hz

Průběh výstupního napětí Modifikovaná sinusovka Čistá sinusovka

Účinnost < 90 % > 90 %

Klidový odběr 0,65 A max. 0,3 A

Zátěží pro měnič je laboratorní přípravek, který obsahuje 4 žárovky. Výkon každé je 40 W. Jsou připojeny přes spínače, umístění spínačů odpovídá rozmístění žárovek na přípravku. Dále obsahuje zdířky pro zapojení ampérmetru a voltmetru, na kterých je síťové napětí (POZOR, HROZÍ ÚRAZ ELEKTRICKÝM

PROUDEM). Schéma zapojení celé lab. úlohy je zobrazeno na obrázku č. 1. Zapojení přípravku umožňuje měřit účinnost měničů při různém zatížení a zároveň monitorovat průběh generovaného napětí na osciloskopu.

Obr. 1. Zapojení lab. úlohy.

___________________________________________________________________________

Část 2 – AC-DC spínaný zdroj

Jednou z nejrozšířenějších aplikací spínaných zdrojů v elektronických systémech napájených malým stejnosměrným napětím, jsou zdroje napájené ze střídavé elektrorozvodné sítě. Základní princip všech těchto spínaných zdrojů je shodný. Nejprve je střídavé napětí elektrorozvodné sítě usměrněno obvykle dvoucestným usměrňovačem s kvalitním vyhlazovacím kondenzátorem. Na toto usměrněné napětí je navázán spínaný DC/DC měnič s transformátorem s konfigurací určenou především požadavkem přenášeného výkonu (blokující, propustný). Transformátor je v těchto aplikacích nutný vzhledem k velkému poměru vstupní / výstupní napětí a požadavku na galvanické oddělení výstupních svorek zdroje od elektrorozvodné sítě. Výhodou výše popsaných měničů vůči klasickým lineárním spojitým zdrojům se síťovým transformátorem je vysoká účinnost a široký rozsah amplitudy vstupního střídavého napětí při zachování vysoké účinnosti a požadované hodnoty výstupního stejnosměrného napětí.

Zajištění nezávislosti výstupního napětí na vstupním je úkolem regulačního obvodu. Nejčastěji se využívá regulace střídy spínaného napětí při zachování konstantní pracovní frekvence. Měniče s tímto způsobem regulace jsou označovány jako měniče s cizím buzením, součástí regulačního obvodu musí být pomocný generátor referenčního signálu (pilovitého) s příslušnou pracovní frekvencí. Jádrem regulačního obvodu je obvykle vhodný integrovaný obvod, který potřebné obvody obsahuje. Druhým, jednodušším způsobem řešení regulačního (řídícího) obvodu je samokmitající regulátor. Jeho princip osvětluje obrázek 2.

Obr. 2. Principielní zapojení samokmitajícího měniče bez transformátoru.

Předpokládejme, že OZ sepne v daném okamžiku tranzistor T. V bodě A bude nyní vůči společnému

uzlu (zemi) napětí U1. Protože je U1 větší nežli napětí na výstupu U2, bude napětí na tlumivce L uL(t) kladné a tlumivka se bude nabíjet. Proud tlumivkou se bude zvětšovat (integrace napětí uL(t)). Tento proud tlumivkou se ve výstupní části obvodu rozdělí na část napájející zátěž RL a část, která nabíjí kondenzátor C, což vede k růstu hodnoty výstupního napětí U2. Se sepnutím tranzistoru T (spínače) se současně posune hodnota

napětí na invertujícím vstupu OZ. V okamžiku, kdy výstupní napětí, které je přivedeno zpětnovazebně k neinvertující svorce, dosáhne této nové referenční hodnoty, na výstupu OZ se objeví plné kladné napájecí napětí (saturace OZ) a tranzistor T se uzavře. V tom okamžiku se tlumivka L stává zdrojem proudu do zátěže, polarita napětí na jejích svorkách se obrátí, otevře se nulová dioda D a přes ni se udržuje smysl proudu v obvodu. Proud zvolna lineárně klesá (tlumivka se vybíjí do zátěže). Současně se otevřením nulové diody D prostřednictvím děliče R1, R2 sníží napětí invertujícího vstupu OZ mírně pod hodnotu referenčního napětí UREF. Výstupní napětí U2 klesá, až dosáhne hodnoty napětí na invertujícím vstupu OZ. Výstup OZ pak rychle přejde do nasyceného stavu, který se blíží hodnotě záporného napájecího napěťového vstupu (může být i 0 V) a opět se sepne spínač S. Proces se periodicky opakuje. Frekvence opakování je dána hodnotou napěťové reference, děličem z rezistorů v invertující svorce OZ. Bude také záviset na hodnotě vstupního napětí (mění se napěťové poměry na referenčním invertujícím vstupu) a také na výstupním proudu, protože s rostoucí hodnotou výstupního proudu dochází k rychlejšímu vybíjení tlumivky. Poměr výstupního a vstupního napětí je pak spřažen se střídou spínání tranzistoru.

Cílem této úlohy je provést měření a ověřit si teoretické poznatky na profesionálním samokmitajícím měniči s transformátorem, který je principielně zapojen jako blokující měnič. Transformátorová vazba umožňuje řešení měniče pro malé výstupní a velké vstupní (usměrněné síťové napětí) a současně zajišťuje oddělení výstupu od elektrorozvodné sítě. K oddělení primární a sekundární části obvodu slouží optočlen.

ZADÁNÍ Část 1:

1. Změřte klidový odběr měniče a porovnejte hodnotu s katalogovým údajem.

2. Zakreslete a komentujte výstupní průběh zobrazený na osciloskopu.

3. Změřte účinnost měniče pro různou velikost zátěže.

___________________________________________________________________________ Část 2:

4. Seznamte se hardwarovým řešením měniče S-50-12. Popište na fotografii DPS měniče uspořádání důležitých obvodů měniče.

5. Změřte rozsah regulace výstupního napětí pro zatěžovací proud 1 A a vstupní střídavé napětí 230 V (efektivní hodnota).

6. Změřte statickou zatěžovací charakteristiku a účinnost měniče pro vstupní střídavé napětí 230 V a 117 V. Definujte pracovní zatěžovací oblast měniče a určete hodnotu výstupního odporu měniče.

7. Změřte minimální hodnotu vstupního střídavého napětí pro zajištění správné činnosti v závislosti na výstupním proudu měniče.

8. Změřte závislost pracovního kmitočtu měniče na výstupním proudu pro vstupní střídavé napětí 230 V.

9. Změřte závislost pracovního kmitočtu měniče na vstupním napětí pro výstupní proud 1 A.


Část 1:

Ad 1) Měnič napájejte z laboratorního zdroje napětím 12 V, jeho proudové omezení nastavte za polovinu rozsahu. V případě potřeby nastavte proudové omezení na vyšší hodnotu (budete upozorněni zvukovým signálem limitace proudu). Pro zjištění klidového odběru je nutné použít digitální klešťový ampérmetr. Rozsah nastavte na stejnosměrný proud do 40 A (na displeji musí být značka DC; pokud je indikováno AC měření, je nutné jej změnit pomocí tlačítka SELECT). Měřený vodič musí procházet vertikálně středem kleští. Pro uložení hodnoty zmáčkněte tlačítko s nápisem HOLD. Tuto hodnotu zaznamenejte do protokolu.

Ad 2) Výstupní napětí měniče je přivedeno přes odporový dělič na BNC konektory (pozor, konektory nejsou galvanicky odděleny od výstupu měniče!!!). Určete periodu a frekvenci průběhu pomocí Measure a zde volte příslušné nabídky. Pro kvalitnější měření je nutné mít zobrazených více period signálu. Postupně zapínejte zátěže a odečítejte frekvenci. Komentujte změnu frekvence a amplitudy v závislosti na výstupním výkonu. Při odečítání hodnot využívejte fce RUN/STOP. Pokuste se překreslit průběh a popište osy.

Ad 3) Po celou dobu měření udržujte vstupní napětí co nejblíže 12V (nominální hodnota napájecího napětí měniče; hodnotu kontrolujte pomocí samostatného multimetru). Pro měření účinnosti měniče je nutné použít na sekundární straně multimetry, které jsou již zapojeny. Do zapojení žádným způsobem nezasahujte, pouze odečtěte hodnoty napětí a proudu, z nichž vypočítáte výstupní výkon. Příkon bude určen pomocí klešťového multimetru a multimetru, který měří vstupní stejnosměrné napětí. Ze známých hodnot výkonu a příkonu vypočítejte účinnost měniče a zakreslete závislost účinnosti na výstupním výkonu.

___________________________________________________________________________ Část 2:

Ad 4) Prozkoumejte obvody desky demontovaného vzorku samokmitajícího blokujícího měniče S-50-12. Popište jednotlivé obvody (blokově) osazené na desce plošných spojů měniče. Popis proveďte na předpřipravenou fotografii (obr.3).

Ad 5) Na elektronickém střídavém zdroji nastavte napětí 230 V. Dříve, než budete střídavý zdroj aktivovat, připojte do jeho výstupního obvodu střídavý ampérmetr (rozsah 2 A), přes který budete napájet měřený měnič. K výstupním svorkám připojte elektronickou zátěž v proudovém módu. Na umělé elektronické zátěži nastavte požadovaný proud 1 A a aktivujte střídavý zdroj i zátěž. Odporový trimr na měniči nastavujte do krajních poloh a určete rozsah nastavitelného výstupního napětí. Hodnoty napětí odečítejte na vestavěném voltmetru v zátěži.

Ad 6) Ponechte shodné zapojení s bodem 6. Odpojte zátěž a odporovým trimrem nastavte výstupní napětí naprázdno na 12 V. Pro využití voltmetru v elektronické zátěži pro měření napětí naprázdno nastavte minimální hodnotu proudu zátěží (6 mA). Poté nastavujte požadované výstupní proudy elektronickou zátěží. Je výhodné využít funkci krokování po 500 mA. Odečítejte hodnoty výstupního napětí a vstupního proudu. Stejně tak postupujte pro napětí 117 V. Pracovní zatěžovací oblast je charakterizována lineárním klesajícím průběhem zatěžovací charakteristiky. Odečtěte maximální výstupní proud, kdy nedochází k zakřivení statické zatěžovací charakteristiky. Vnitřní odpor měniče určete z lineární části zatěžovací charakteristiky.

Ad 7) Nastavte vstupní napětí střídavého zdroje na hodnotu 230 V, pro daný zatěžovací proud odečtěte hodnotu výstupního napětí. Poté snižujte hodnotu vstupního napětí tak dlouho až výstupní napětí poklesne o 10 %. Tato hodnota vstupního napětí představuje pro daný zatěžovací proud minimální hodnotu vstupního napětí potřebnou pro správnou činnost měniče.

Ad 8) Nastavte vstupní napětí střídavého zdroje na hodnotu 230 V a výstupní napětí měniče naprázdno 12 V. Poté nastavujte jednotlivé hodnoty proudu elektronickou zátěží. Kmitočet spínání za daných podmínek měřte pomocí osciloskopu na svorkách děliče z výstupu transformátoru měniče.

Ad 9) Postup je shodný s bodem 8, přičemž se mění efektivní hodnota vstupního střídavého napětí a zatěžovací proud se nemění.

POUŽITÉ MĚŘÍCÍ PŘÍSTROJE A POMŮCKY Digitální multimetr............................................................................................ č..............................

Digitální multimetr............................................................................................ č..............................

Klešťový digitální multimetr.............................................................................. č..............................

Osciloskop........................................................................................................ č..............................

Laboratorní napájecí zdroj................................................................................ č..............................

Laboratorní střídavý zdroj ……......................................................................... č..............................

Regulovatelná elektronická umělá zátěž GW INSTEK PEL300 č..............................

AC/DC měnič 12 V/ 4,2 A GM S-50-12 č..............................

Přípravek se zátěží, propojovací šňůry.

VYPRACOVÁNÍ – ČÁST 1 Měřeno s měničem napětí BEZ / S USB

1) Klidový odběr DC - AC měniče při nominálním napájecím napětí:……………… [A]

Vyhovuje specifikacím výrobce: ANO / NE

2) Frekvence a průběh harmonického signálu

Tab. 2: Frekvence a průběh harmonického signálu

Frekvence [Hz] Perioda [ms]

Bez zátěže

1 žárovka (40 W)

2 žárovka (80 W)

3 žárovka (120 W)

4 žárovka (160 W)

Frekvence výstupního napětí vyhovuje specifikacím výrobce: ANO / NE

Zaznamenaný průběh napětí na výstupu měniče:

3) Stanovení účinnosti

Tab. 3: Stanovení účinnosti.

USS [V] ISS [A] PSS [W] UST [V] IST [mA] PST [W] η [%]

1 žárovka

2 žárovky

3 žárovky

4 žárovky

Závislost účinnosti měniče na výstupním výkonu


Obr. 3. Fotografie a popis hardwarového uspořádání měniče S-50-12

Tab. 4: Tabulka rozsahu nastavení regulace výstupního napětí měniče S-50-12 při vstupní hodnotě střídavého napětí 230 V a výstupním proudu 1 A

U2min V

U2max V

Tab. 5: Tabulka naměřených a vypočtených hodnot statické zatěžovací charakteristiky a účinnosti měniče S-50-12

U1 [V] I2 [A] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

230

U2 [V] 12,00

I1 [mA]

η [%]

117

U2 [V] 12,00

I1 [mA]

η [%]

Graf 1. Statické zatěžovací charakteristiky a účinnost měniče S-50-12 pro U1 = 230 a 117 V

Tab. 6: Tabulka hodnot pracovního rozsahu měniče a vnitřního odporu měniče S-50-12

U1 [V] I2max [A] Ri [Ω]

230

117

Tab. 7: Tabulka naměřených hodnot závislosti minimální hodnoty vstupního napětí na výstupním proudu zajišťující správnou činnost měniče S-50-12

I2 [A] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

U2 [V]

0,9·U2 [V]

U1min [V]

Graf 2. Graf závislosti minimální hodnoty vstupního napětí na výstupním proudu zajišťující správnou činnost měniče S-50-12

Tab. 8. Tabulka závislosti pracovního kmitočtu na výstupním proudu měniče S-50-12 při U2(I2

= 0 A) = 12 V a U1 = 230 V

I2 [A] 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0

fprac [kHz]

Graf 3. Graf závislosti pracovního kmitočtu na výstupním proudu měniče S-50-12 při U2(I2

= 0 A) = 12 V a U1 = 230 V

Tab. 9.Tabulka závislosti pracovního kmitočtu na vstupním napětí měniče S-50-12 při U2(U1

= 250 V) = 12 V a I2 = 1 A

U1 [V] 250 230 210 190 170 150 130 110 90 70 50

fprac [kHz]

Graf 4. Graf závislosti pracovního kmitočtu na vstupním napětí měniče S-50-12 při U2(U1 = 250 V) = 12 V a I2 = 1 A

ZÁVĚR

Documents

Protokoly a návody k laboratorním cvičením předmětu BNEZ · filtraním kondenzátorem pomocí interních sledovacích rezistorů hodnot cca 0,5 Ω, které jsou zapojeny v sérii