開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書
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- 開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書實(shí)驗(yàn)一 電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)穩(wěn)壓電源研究
一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1．掌握電流控制型脈寬調(diào)制開關(guān)電源的工作原理，特點(diǎn)與構(gòu)成。
2．熟悉電流控制型脈寬調(diào)制芯片UC3842的工作原理與使用方法。
3．掌握開關(guān)電源的調(diào)試方法與參數(shù)測試方法。
二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1．利用芯片UC3842，連接實(shí)驗(yàn)線路，構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的開關(guān)穩(wěn)壓電源電路。
2．芯片UC3842的波形與性能測試
（1）開啟與關(guān)閉閥值電壓。
（2）鋸齒波，包括周期、占空比、幅值等，并與理論值相比較。
（3）不同負(fù)載以及不同交流輸入電壓時(shí)的輸出PWM波形，并與正確波形相對比。
（4）反饋電壓端（即UC38422號腳）與電源端（即7號腳）波形。
（5）輸出PWM脈沖封鎖方法測試。
3．開關(guān)電源波形測試
（1）GTR集電極電流與集-射極電壓波形。
（2）變壓器原邊繞組兩端波形。
（3）輸出電壓VO波形。
4．開關(guān)電源性能測試
（1）電壓調(diào)整率（抗電壓波動(dòng)能力）測試。
（2）負(fù)載調(diào)整率（抗負(fù)載波動(dòng)能力）測試。
（3）緩沖電路性能測試。
三．實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)組成及工作原理
電源裝置是電力電子技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域。其中高頻開關(guān)式直流穩(wěn)壓電源由于具有效率高，體積小和重量輕等突出優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛的應(yīng)用。
開關(guān)電源的控制電路可分為電壓控制型和電流控制型。前者是一個(gè)單閉環(huán)電壓控制系統(tǒng)，后者是一個(gè)電壓、電流雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，電流控制型較電壓控制型有不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)驗(yàn)原理可參見附錄。
具體線路見圖5—4。
四．實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
1．MCL-08直流斬波及開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)掛箱
2．雙蹤示波器
3．萬用表
五．實(shí)驗(yàn)方法
1．認(rèn)真閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，掌握開關(guān)電源的工作原理。
2．開啟閥值電壓測試
將“10”與“11”、“6”與“9”、“12”與“13”、“14”與“15”相連。
10
11 6
9 12
13 14
15
電位器RP1和RP3都左旋到底。合上電源后，用示波器觀察“7”與“16”（鋸齒波）及“10”與“16”（UC3842電源電壓）波形，將RP2順時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)，直到鋸齒波剛產(chǎn)生為止，用萬用表測出“10”與“16”之間電壓，該電壓即為開啟閥值電壓UT。
UT=
3．芯片UC3842的波形與性能測試
（1）測試7端鋸齒波的周期T，幅值Vp-p與占空比D。
T（ms） Vp-p（V） D
（2）不同直流輸入電壓時(shí)的輸出PWM波形。
開關(guān)電源工作后，用萬用表測“1”與“16”端間電壓，該電壓即為直流輸入電壓Vd，用示波器觀察“12”與“16”及“7”與“16”之間波形，然后將RP1順時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，并記錄輸出PWM波形的變化情況，一直觀察到Vd約減小20%時(shí)止，同時(shí)測量Vd變化前后的“8”與“16”及“10”與“16”間電壓值。測試結(jié)束后，將RP1左旋到底。
Vd變化前 Vd變化后
Vd Vd
V8.16 V8.16
V10.16 V10.16
（3）不同負(fù)載變化時(shí)的輸出PWM波形
RP3左旋到底，觀察波形同上。RP3順時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)，邊旋轉(zhuǎn)邊觀察，并記錄輸出PWM波形的變化情況，一直觀察到該電位器順時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底為止，這時(shí)候負(fù)載增大了約25%，同時(shí)測量負(fù)載變化前后的“8”與“16”及“10”與“16”之間電壓值。
負(fù)載變化前 負(fù)載變化后
V8.16 V8.16
V10.16 V10.16
(4)不同直流輸入電壓時(shí)的反饋電壓端（8端）與電源端（10端）波形
減小直流輸入電壓Vd，同時(shí)觀察并記錄8與16及10與16間波形，直到Vd約減小20%時(shí)止，測試結(jié)束后，將RP1左旋到底。
(5)輸出PWM脈沖封鎖方法測試
a.改變3腳電壓封鎖輸出脈沖，將“14”與“15”斷開，“5”與“14”相連，電位器RP4左旋到底，用示波器觀察“7”端鋸齒波。將RP4順時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)，直到鋸齒波完全消失時(shí)止，測出“5”與“16”間電壓，該電壓即為3腳的輸出脈沖封鎖電壓。
U3=
b．改變1腳電平封鎖輸出脈沖
“5”與“14”、“6”與“9”斷開，“14”與“15”、“5”與“9”相連，RP4右旋到底。觀察波形同上，將RP4逆時(shí)針慢慢旋轉(zhuǎn)，直到鋸齒波完全消失時(shí)止，測出“5”與“16”間電壓，該電壓即為1腳的輸出脈沖封鎖電壓。
U1=
4．開關(guān)電源波形測試
將“5”與“9”斷開，“6”與“9”相連
（1）用示波器觀察“15”與“16”及“2”與“16”間波形。
（2）用示波器觀察“1”與“2”間波形。
（3）用示波器觀察輸出電壓VO波形。
5．開關(guān)電源性能測試
（1）電壓調(diào)整率（抗電壓波動(dòng)能力）測試
調(diào)節(jié)RP1使Vd減小20%，用萬用表測量Vd改變前后的輸出電壓VO1和VO2，則電壓調(diào)整率為。
VO1（V） VO2（V） 電壓調(diào)整率
（2）負(fù)載調(diào)整率（抗負(fù)載波動(dòng)能力）測試
將RP3左旋到底，用萬用表測量輸出電壓（設(shè)為VO1），再將RP3右旋到底（負(fù)載增加約25%），測量輸出電壓（設(shè)為VO2），則負(fù)載調(diào)整率為。
VO1（V） VO2（V） 負(fù)載調(diào)整率
（3）緩沖電路性能測試
在開關(guān)S1合上（C1+C7=0.101μF）與斷開（C1=1000P）條件下，觀察“2”與“16”間波形變化。
六．實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1．列出開啟閥值電壓值以及3腳與1腳的脈沖封鎖電壓值。
2．畫出UC3842的4腳的鋸齒波，并注明周期、幅值，占空比等。
3．畫出所測的各點(diǎn)波形。
4．根據(jù)實(shí)際測量值，計(jì)算出電壓調(diào)整率與負(fù)載調(diào)整率，并就這兩個(gè)指標(biāo)對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)這種類型的開關(guān)電源所適用的場合作出評價(jià)。
5．試分析直流輸入電壓Vd與負(fù)載變化時(shí)，開關(guān)電源的穩(wěn)壓調(diào)節(jié)過程。
6．你對實(shí)驗(yàn)中一些感興趣現(xiàn)象的分析。
7．實(shí)驗(yàn)收獲、體會(huì)和意見。
七．思考題
1．緩沖電路中的電阻R=2.2kΩ,您能否根據(jù)不同緩沖電容所觀察的GTR集-射極波形,分析如何合理地選用緩沖電阻與電容值。
2．有人為了簡化電路，不用反饋繞組，而是將電容C6增大，這時(shí)候系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作，為什么？
實(shí)驗(yàn)二 直流斬波電路（Buck—Boost變換器）研究
一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1．掌握Buck—Boost變換器的工作原理、特點(diǎn)與電路組成。
2．熟悉Buck—Boost變換器連續(xù)與不連續(xù)工作模式的工作波形圖。
3．掌握Buck—Boost變換器的調(diào)試方法。
二．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1．連接實(shí)驗(yàn)線路，構(gòu)成一個(gè)實(shí)用的Buck—Boost變換器。
2．調(diào)節(jié)占空比，測出電感電流iL處于連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時(shí)的占空比D，并與理論值相比較。
3．將電感L增大一倍，測出iL處于連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時(shí)的占空比D，并與理論值相比較。
4．測出連續(xù)與不連續(xù)工作狀態(tài)時(shí)的Vbe、Vce、VD、VL、iL、iC、iD等波形。
5．測出直流電壓增益M=VO/VS與占空比D的函數(shù)關(guān)系。
6．測試輸入、輸出濾波環(huán)節(jié)分別對輸入電流iS與輸出電流iO影響。
三．實(shí)驗(yàn)線路
見圖5—5。
四．實(shí)驗(yàn)設(shè)備和儀器
1．MCL-08直流斬波及開關(guān)電源實(shí)驗(yàn)掛箱
2．萬用表
3．雙蹤示波器
五．實(shí)驗(yàn)方法
1．檢查PWM信號發(fā)生器與驅(qū)動(dòng)電路工作是否正常
連接有關(guān)線路，觀察信號發(fā)生器輸出與驅(qū)動(dòng)電路的輸出波形是否正常，如有異常現(xiàn)象，則先設(shè)法排除故障。
2．電感L=1.6mH，電感電流iL處于連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時(shí)的占空比D測試
將“16”與“18”、“21”與“4”、“22”與“5”、“19”與“6”、“1”與“4”、“9”與“12”相連，即按照以下表格連線。
16
18 21
4 22
5 19
6 1
4 9
12
合上開關(guān)S1與S2、S3、S4，用示波器觀察“7”與“13”（即iL）之間波形，然后調(diào)節(jié)RP1使iL處于連續(xù)與不連續(xù)的臨界狀態(tài)，記錄這時(shí)候的占空比D與工作周期T。...
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