Исследование полупроводниковых выпрямителей с помощью программы схемотехнического моделирования Electronics Workbench

Цель лабораторной работы

• 1. Анализ процессов в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей;
• 2. Сравнение форм входного и выходного напряжений для однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей;
• 3. Определение среднего значения выходного напряжения (постоянной составляющей) в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей;
• 4. Определение частоты выходного сигнала в схемах однополупериодного выпрямителя и двухполупериодного выпрямителя с выводом средней точки трансформатора;
• 5. Сравнение максимальных значений выходного напряжения для схем двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей;
• 6. Сравнение частот выходного сигнала для схем двухполупериодного и однополупериодного выпрямителей;
• 7. Анализ обратного напряжения Umax на диоде в схемах однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей;
• 8. Исследование работы трансформатора в схеме выпрямителя;

Приборы и элементы:

• 1. Мультиметр; 2. Осциллограф;
• 3. Источник переменного напряжения; 4. Трансформаторы;
• 5. Кремниевые диоды 1N4009 6. Резисторы.

Краткие сведения из теории

Среднее значение выходного напряжения Ud (постоянная однополупериодного выпрямителя (рис. 1) вычисляется по формуле:

Ud=Um / р (1).

Рис. 1. Электрическая схема однополупериодного выпрямителя

Значение Ud двухполупериодного выпрямителя (рис. 2) вдвое больше:

Ud=2Um / р. (2).

Частота выходного сигнала f двухполупериодным выпрямителем выходного сигнала:

выпрямитель напряжение диод.

Рис. 2. Электрическая схема двухполупериодного выпрямителя

для схемы с однополупериодным или вычисляется как величина, обратная периоду.

f = 1 / Т.

При этом период сигнала на выходе однополупериодного выпрямителя в два раза больше, чем у двухполупериодного. Максимальное обратное напряжение на диоде однополупериодного выпрямителя равно максимуму входного напряжения. Максимальное обратное напряжение Umax на каждом диоде двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора равно разности удвоенного максимального значения напряжения на вторичной обмотке трансформатора U2m и прямого падения напряжения на диоде UПР:

Umax = U2m — UПР.

Порядок проведения экспериментов

Эксперимент 1.

Исследование входного и выходного напряжения однополупериодного выпрямителя.

• а). Соберите схему в соответствии с рис. 1. На вход, А осциллографа подается входной сигнал, а на вход В — выходной. Зарисуйте осциллограммы в разделе «Результаты экспериментов». Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения.
• б). Измерьте период Т выходного напряжения по осциллограмме и запишите результат в раздел «Результаты экспериментов». Вычислите частоту выходного сигнала.
• в). Определите максимальное обратное напряжение Umax на диоде и запишите в раздел «Результаты экспериментов» .
• г). Вычислите коэффициент трансформации как отношение амплитуд напряжений на первичной и вторичной обмотке трансформатора в режиме, близком к холостому ходу. Запишите результат в раздел «Результаты экспериментов» .
• д). Вычислите среднее значение выходного напряжения Ud (постоянная составляющая). Результат запишите в раздел «Результаты экспериментов». Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе, измеренную мультиметром.

Эксперимент 2.

Исследование входного и выходного напряжения двухполупериодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора.

• а). Соберите схему в соответствии с рис. 2. На вход, А осциллографа подается входной сигнал, а на вход В — выходной. Зарисуйте полученные осциллограммы в разделе «Результаты экспериментов». Измерьте и запишите максимальные входные и выходные напряжения.
• б). Измерьте период Т по осциллограмме выходного напряжения и запишите результат в раздел «Результаты экспериментов». Вычислите частоту выходного сигнала.
• в). По осциллограмме выходного напряжения, определите максимальное обратное напряжение Umax на диоде. Запишите результат в раздел «Результаты экспериментов» .
• г). Вычислите среднее значение Ud выходного напряжения (постоянная составляющая) Запишите результат в раздел «Результаты экспериментов». Запишите постоянную составляющую напряжения на выходе, измеренную мультиметром.

Результаты экспериментов Эксперимент 1.

Исследование входного и выходного напряжения однополупериодного выпрямителя.

а).

Максимальное входное напряжение 14,7 В Максимальное выходное напряжение 13,4 В.

• б). Период выходного сигнала Т 1,8 с Частота выходного сигнала f 0,55
• в). Максимальное обратное напряжение на диоде Umax 1,3 В г). Коэффициент трансформации 11,5
• д). Расчетная постоянная составляющая напряжения

на выходе 4,6 В Измеренная постоянная составляющая напряжения на выходе 4,13 В Эксперимент 2. Исследование входного и выходного напряжения двухполу-периодного выпрямителя с отводом от средней точки трансформатора.

а).

Максимальное входное напряжение 7 В Максимальное выходное напряжение 6,11 В.

• б). Период выходного сигнала Т 0,71 с Частота выходного сигнала f 1,4
• в). Максимальное обратное напряжение

на диоде Umax 0,79 В д). Расчетная постоянная составляющая напряжения на выходе 1,84 В Измеренная постоянная составляющая напряжения на выходе 1,82 В.