Funktionsbeipsiel Aufwärtswandler

Labor Aufwärtswandler

Schaltung Aufwärtswandler

Bei einer Eingangsspannung von 5 V soll am Ausgang 12 V und 50 mA bereitgestellt werden. Die Stromwelligkeit an der Spule soll maximal 20 % vom Eingangsstrom betragen. Der Wirkungsgrad der Schaltung beträgt 70 %. Sie wird mit einem Bipolartransistor BC141 und Vorwiderstand aufgebaut. Die Steuerspannung wird mit einem Frequenzgenerator erzeugt und beträgt 5 V.

L=9 mH

C2 = 100 μF

Leistungsbilanz: $$\eta \cdot U_e \cdot I_e = U_a \cdot I_a$$
Tastverhältnis: $$g = {t_1 \over T}, \quad f={1 \over T}$$
Ausgangsspannung: $$U_a=\frac{T}{T-t_1}\cdot U_e,\quad t_1=T-\frac{U_e \cdot T}{U_a}$$
Stromwelligkeit: $$\Delta I_L=\frac{1}{f \cdot L} \cdot (U_a-U_e)\cdot \frac{U_e}{U_a} $$
Vorwiderstand: $$R_V=\frac{U_{St}-U_{BE}}{ü\cdot I_B}$$
Gleichstromverstärkungsfaktor: $$B=\frac{I_C}{I_B}$$
... 3

1 Funktion des Wandlers

Wie heißt der Wandler?



Wie funktioniert der Aufwärtswandler? Erklären Sie in eigenen Worten.








2 Berechnung

  1. Wie hoch ist der Eingangsstrom?

  2. Wie hoch ist die Stromwelligkeit?

  3. Berechen Sie die Periodendauer T des PWM-Signals (Ust), bei gegebener Induktivität L, die notwendige Einschaltzeit t1 sowie das Tastverhältnis g des Transistors.

  4. Berechnen Sie UL1 und UL2.

  5. Berechnen Sie den Lastwiderstand RL.

  6. Berechnen Sie den Vorwiderstand RV mit IC = 770 mA, B = 50, USt = 5 V und ü = 3.

3 Messung

  1. Bauen Sie die Schaltung auf und messen Sie die Ergebnisse mit dem Osziloskop nach. Dokumentieren Sie folgende Signalverläufe:

    USt(t),

    UL(t),

    IL(t).

  2. Wie hoch ist die maximale Ausgangsspannung und der maximale Tastgrad?

  3. Wie hoch ist die maximale Ausgangsspannung, wenn Sie den Lastwiderstand verdoppeln, bzw. vervierfachen?

  4. Simulieren Sie die Signalverläufe mit einem Schaltungssimmulationsprogramm.


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