Сравнение теоретических и экспериментальных данных

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

Брестский государственный технический университет

Кафедра ЭВМи С

 

Отчет по лабораторной работе №4

«Исследование однотактного широтно-импульсного контроллера»

 

Выполнили:

студенты3-го курса

группы ПЭ-16

Ярмолич М.А.

Рыжковский А.И.
                                                                                                                 Силюк В.В.

 

 

Проверил:

старший преподаватель

Лапич С. В.

 

Брест, 2018

Цель работы:изучение и экспериментальное исследование однотактного широтно-импульсного контроллера UC3842.

Краткие теоретические сведения:

Решение проблемы снижения материалоёмкости и энергопотребления радиоэлектронной аппаратуры связано с использованием импульсных преобразователей электрической энергии. Их преимущества связаныв первую очередь с использованием высокой частоты преобразования, что позволяет резко снизить массу и габариты неотъемлемой части преобразователя - трансформатора. Использование импульсных методов стабилизации напряжений вместо компенсационных резко повышает коэффициент полезного действия преобразователей.

Обязательной составной частью импульсного преобразователя является широтно-импульсный модулятор, управляющий силовыми ключами. Посредством изменения ширины управляющих импульсов осуществляются процессы дозированного перераспределения энергии, запасённой в реактивных элементах преобразователя. В процессе функционирования преобразователя возникает необходимость отслеживать напряжения и токи в цепях ицеленаправленно реагировать на их изменение. Кроме того, необходимо следить за изменениями уровня входного напряжения преобразователя и блокировать работу широтно-импульсного модулятора при выходе этого уровня за допустимыепределы.

Решение перечисленных задач возникает при проектировании практическивсех устройств преобразовательной техники. Различия определяются спецификой конкретного вида преобразователя и дополнительными сервисными функциями.В силу этих причин все ведущие фирмы-производители электронныхкомпонентов выпускают унифицированные микросхемы широтно-импульсных контроллеров,предназначенных для использования в устройствах преобразовательной техники. Котроллеры бывают как универсальные, так и узкоспециальные, как обладающие минимальным набором функций, так и достаточношироким набором дополнительных функций. Как правила фирмы производители на сайтах размещают исчерпывающуюинформацию о выпускаемых изделиях ипрактике их применения.

Одним из наиболее распространенных широтно-импульсных контроллеров является микросхема UC3842, ориентированная на применение в однотактных преобразователях.

Исходные данные:

Вариант 4

CТ = 1 нФ, RТ = 6810 Ом

Теоретические расчёты:

1.Изучим разделы «DC-DC преобразователи с гальваническим разделением входа и выхода», «Контроллеры управления DC-DC преобразователями»,«ШИМ контроллеры с обратной связью по току UC184x/284x/384x» и основные положения, изложенные выше.

2.По графику на рис. 1 определим "мёртвое" время tD при СТ = 1 нФ:

tD = 0.3 мкc  

Рисунок 1. Зависимость "мёртвого" времени от значения ёмкости конденсатора CТ.

3. Рассчитаем частоту внутреннего генератора ШИМ контроллера:

4.Рассчитаем максимальный коэффициент заполнения Dmax:

где = 3,96 мкс

Схема исследования:

Рисунок 2.Панель лабораторного макета

Экспериментальная часть:

1)Ознакомимся с устройством лабораторного макета;

2)Подключим нужную панель лабораторного макета и включим источник питания макета;

3) Снимем осциллограмму напряжения на времязадающей ёмкости СТ. По осциллограмме определим период и частоту колебаний. Сравним их с расчётными значениями. Убедимся при этом в наличии пилообразного напряжения.

Рисунок 3. Осциллограмма напряжения на времязадающей ёмкости СТ

Из осциллограммы видно, что период Т = 4 мкс и частота F=244.6 кГц. Сравнивая с теоретическими расчётами (Т = 3.96 мкс,F = 252.6 кГц) можно сделать вывод, что данные совпадают. Различия в измерениях можно принять как погрешности. Также глядя на осциллограмму можно убедиться в наличии пилообразного напряжения.

4)Выставим на неинвертирующем входе компаратора контроля тока напряжение амплитудой менее 1 В. Установку амплитуды осуществим с помощью осциллографа.

5)Подключим осциллограф к выходу контроллера. Переключаемый вывод сопротивления нагрузки, с помощью переключателя подключим к общему проводу. Вольтметр постоянного напряжения подключим к выходу усилителя ошибки. Меняя с помощью потенциометра напряжение на инвертирующем входу усилителя ошибки наблюдаем изменение ширины импульсов на выходе контроллера. Снимем зависимости ширины выходного импульса от напряжения на выходе усилителя ошибки.

а)

б)

в)

Рисунок 4. Осциллограммы, показывающие зависимость ширины импульсов от напряжения

Из рисунка 4 а) видно, что при U = 16.6 В ширина импульса мала. При U = 16.8 В ширина импульса намного больше, относительно предыдущего значения(рисунок 4 б). При U = 17 В ширина импульса незначительно, но стала больше (рисунок 4 в). 

Переключим свободный вывод сопротивления нагрузки к напряжению источника питания. Оценим результат переключения.

Рисунок 5. Осциллограмма при переключении свободного вывода сопротивления нагрузки к напряжению источнику питания

Из рисунка 5 видно, что помех стало меньше, появился скруглённый угол по левому фронту импульса.

6) Выставим на неинвертирующем входе компаратора контроля тока напряжение о осциллографу таким образом, чтобы превышение уровня 1 В наблюдалось на половине периода. Повторим п.4. Сделаем вывод о влиянии напряжения на входе компаратора тока на ширину выходных импульсов и коэффициенте заполнения.

 

 

Рисунок 6.

7)Повторим п.6, варьируя превышение уровня 1 В на неинвертирующем входе компаратора контроля тока в пределах периода.

 

Рисунок 7.

Сравнение теоретических и экспериментальных данных

  Период Т, мкс Частота F, кГц Коэффициент заполнения Dmax
Теоретические данные 3,96 252.6 0.924
Практические данные 4 244.6 0.9

Вывод:в данной лабораторной работе мы экспериментально исследовалиоднотактный широтно-импульсный контроллер UC3842; произвели расчёты теоретические расчёты периода, частоты, коэффициента заполнения согласно варианту задания; произвели  экспериментальные расчёты периода, частоты, коэффициента заполнения по полученным данным из осциллограмм; отточили навыки использования осциллографом.


Дата добавления: 2018-04-04; просмотров: 1259;