Zasilanie urządzeń elektronicznych (ZUE)



Podobne dokumenty
Podzespoły i układy scalone mocy część II

LABORATORIUM. Zasilacz impulsowy. Switch-Mode Power Supply (SMPS) Opracował: dr inż. Jerzy Sawicki

Laboratorium Podstaw Elektroniki. Badanie przekształtnika obniżającego napięcie. Opracował: dr inż. Rafał Korupczyński

SILNIK INDUKCYJNY STEROWANY Z WEKTOROWEGO FALOWNIKA NAPIĘCIA

Double Conversion On-Line UPS Zasilacze pracujące w trybie on-line (true) Delta Conversion On-Line UPS

STABILIZATORY NAPIĘCIA I PRĄDU STAŁEGO O DZIAŁANIU CIĄGŁYM Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Stabilizatory impulsowe

Politechnika Białostocka

PRZEKSZTAŁTNIK REZONANSOWY W UKŁADACH ZASILANIA URZĄDZEŃ PLAZMOWYCH

PRZETWORNICA PAIM-240, PAIM-240R

Sztuka elektroniki. Cz. 1 / Paul Horowitz, Winfield Hill. wyd. 10. Warszawa, Spis treści

Stabilizatory ciągłe

Zasilacz stabilizowany ZS2,5

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EEL s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

ANALOGOWE I MIESZANE STEROWNIKI PRZETWORNIC. Ćwiczenie 3. Przetwornica podwyższająca napięcie Symulacje analogowego układu sterowania

Spis treści 3. Spis treści

IMPULSOWY PRZEKSZTAŁTNIK ENERGII Z TRANZYSTOREM SZEREGOWYM

1. Zarys właściwości półprzewodników 2. Zjawiska kontaktowe 3. Diody 4. Tranzystory bipolarne

Część 4. Zmiana wartości napięcia stałego. Stabilizatory liniowe Przetwornice transformatorowe

Politechnika Białostocka

Zał. nr 4 do ZW 33/2012 WYDZIAŁ PODSTAWOWYCH PROBLEMÓW TECHNIKI

Przetwornica SEPIC. Single-Ended Primary Inductance Converter z przełączanym jednym końcem cewki pierwotnej Zalety. Wady

Badanie dławikowej przetwornicy podwyŝszającej napięcie

Politechnika Białostocka

Laboratorium Podstaw Elektroniki. Badanie przekształtnika podwyższającego napięcie. Opracował: dr inż. Rafał Korupczyński

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 9

Politechnika Białostocka

Podstawowe informacje o przedmiocie (niezależne od cyklu) Podstawy elektroniki. Kod Erasmus Kod ISCED Język wykładowy

PSPower.pl. PSPower MULTIFAL (Basic ; PV)

ELEMENTY ELEKTRONICZNE. Układy polaryzacji i stabilizacji punktu pracy tranzystora

Liniowe stabilizatory napięcia

Tranzystory bipolarne. Małosygnałowe parametry tranzystorów.

12. Zasilacze. standardy sieci niskiego napięcia tj. sieci dostarczającej energię do odbiorców indywidualnych

Politechnika Poznańska, Instytut Elektrotechniki i Elektroniki Przemysłowej, Zakład Energoelektroniki i Sterowania Laboratorium energoelektroniki

Ćwiczenie: "Właściwości wybranych elementów układów elektronicznych"

Laboratorium Elektroniczna aparatura Medyczna

Instrukcja do ćwiczenia laboratoryjnego nr 10

Politechnika Białostocka

Politechnika Białostocka

Stabilizacja napięcia. Prostowanie i Filtracja Zasilania. Stabilizator scalony µa723

UKŁADY ELEKTRONICZNE Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych Badanie transoptora

Elektronika przemysłowa

Specyfikacja techniczna zasilaczy buforowych pracujących bezpośrednio na szyny DC

PL B1. AZO DIGITAL SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gdańsk, PL BUP 20/10. PIOTR ADAMOWICZ, Sopot, PL

Sprzęt i architektura komputerów

INSTRUKCJA OBSŁUGI ZASILACZ PWS-150RB-xx SPBZ

Pomiary podstawowych wielkości elektrycznych: prawa Ohma i Kirchhoffa. Katedra Architektury Komputerów i Telekomunikacji

Impulsowe przekształtniki napięcia stałego. Włodzimierz Janke Katedra Elektroniki, Zespół Energoelektroniki

Stabilizatory liniowe (ciągłe)

Modelowanie i badania transformatorowych przekształtników napięcia na przykładzie przetwornicy FLYBACK. mgr inż. Maciej Bączek

TRANZYSTORY BIPOLARNE

Tranzystor bipolarny

Moduł wejść/wyjść VersaPoint

INSTRUKCJA OBSŁUGI ZASILACZ PWS-150RB

PRZEKSZTAŁTNIKI REZONANSOWE

Akustyczne wzmacniacze mocy

STUDIA I STOPNIA STACJONARNE ELEKTROTECHNIKA

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Tranzystory bipolarne. Właściwości dynamiczne wzmacniaczy w układzie wspólnego emitera.

LUZS-12 LISTWOWY UNIWERSALNY ZASILACZ SIECIOWY DOKUMENTACJA TECHNICZNO-RUCHOWA. Wrocław, kwiecień 1999 r.

Tranzystory bipolarne. Właściwości wzmacniaczy w układzie wspólnego kolektora.

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

ŁADOWANIE BATERII AKUMULATORÓW PRZY WYKORZYSTANIU PRZETWORNICY DC/DC ZE STEROWANIEM MIKROPROCESOROWYM

Przetwarzanie energii elektrycznej w fotowoltaice lato 2015/16. dr inż. Łukasz Starzak

Państwowa WyŜsza Szkoła Zawodowa w Pile Studia Stacjonarne i niestacjonarne PODSTAWY ELEKTRONIKI rok akademicki 2008/2009

Zastosowania nieliniowe wzmacniaczy operacyjnych

ZASILACZE BEZPRZERWOWE

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu ELEKTROTECHNIKA (Nazwa kierunku studiów) Przedmiot realizowany do roku akademickiego 2013/2014

ĆWICZENIE 15 BADANIE WZMACNIACZY MOCY MAŁEJ CZĘSTOTLIWOŚCI

Ćwiczenie: "Obwody ze sprzężeniami magnetycznymi"

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Systemy i architektura komputerów

Elektrolityczny kondensator filtrujący zasilanie stabilizatora U12 po stronie sterującej

Elektroniczne Systemy Przetwarzania Energii

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Politechnika Białostocka

Falownik PWM LFP32 TYP1204

Układy zasilania EUS

INSTRUKCJA OBSŁUGI ZASILACZ PWS-100RB-2

KARTA PRZEDMIOTU. Rok akademicki 2010/2011

Falownik FP 400. IT - Informacja Techniczna

WIECZOROWE STUDIA NIESTACJONARNE LABORATORIUM UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH

Elektronika. Wzmacniacz tranzystorowy

OBSZARY BADAŃ NAUKOWYCH

Wartość średnia półokresowa prądu sinusoidalnego I śr : Analogicznie określa się wartość skuteczną i średnią napięcia sinusoidalnego:

POLITECHNIKA POZNAŃSKA KATEDRA STEROWANIA I INŻYNIERII SYSTEMÓW

Laboratorium układów elektronicznych. Przetwornice impulsowe. Ćwiczenie 5. Zagadnienia do przygotowania. Literatura

Rozwiązanie zadania opracowali: H. Kasprowicz, A. Kłosek

Badanie tranzystorów MOSFET

Laboratorium Przyrządów Półprzewodnikowych test kompetencji zagadnienia

WZMACNIACZ NAPIĘCIOWY RC

Ćwiczenie 4 Badanie wpływu napięcia na prąd. Wyznaczanie charakterystyk prądowo-napięciowych elementów pasywnych... 68

Pytania podstawowe dla studentów studiów I-go stopnia kierunku Elektrotechnika VI Komisji egzaminów dyplomowych

Zastosowania liniowe wzmacniaczy operacyjnych

Zespół Szkół Łączności w Krakowie. Badanie parametrów wzmacniacza mocy. Nr w dzienniku. Imię i nazwisko

Elementy indukcyjne. Konstrukcja i właściwości

Część 6. Mieszane analogowo-cyfrowe układy sterowania. Łukasz Starzak, Sterowanie przekształtników elektronicznych, zima 2011/12

Ćwiczenie 2b. Pomiar napięcia i prądu z izolacją galwaniczną Symulacje układów pomiarowych CZUJNIKI POMIAROWE I ELEMENTY WYKONAWCZE

Specjalność - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych PW

Transkrypt:

Warszawa, 25.02.2015 dr inŝ. Mirosław Mikołajewski, pok. 539, email:mm@ire.pw.edu.pl Zasilanie urządzeń elektronicznych (ZUE) Cel przedmiotu: Zapoznanie z podstawowymi parametrami, zasadami budowy i działania oraz projektowniem nowoczesnych zasilaczy prądu stałego o pracy ciągłej (typu LDO) i impulsowej. Przedstawienie problemów układowych i realizacyjnych układów oraz systemów zasilania z uwzględnieniem zagadnienia zakłóceń i kompatybilności elektromagnetycznej. Omówienie przykładowych realizacji współczesnych zasilaczy urządzeń. Przedstawienie typowych struktur systemów zasilania. Rodzaje i charakterystyka źródeł energii w układach zasilaczy (sieć energetyczna, źródła chemiczne, ogniwa słoneczne Zasilacze prądu stałego o pracy ciągłej (z obniŝonym spadkiem napięcia LDO) i impulsowej - ogólna zasada działania, zakresy zastosowań, poziom mocy wyjściowej, podstawowe właściwości i parametry. Rodzaje współczesnych zasilaczy impulsowych, zasada działania i metody projektowania (zasilacze PWM, rezonansowe, quasirezonansowe) Półprzewodnikowe elementy kluczujące (tranzystory MOSFET oraz IGBT). Sterowanie tranzystorami mocy, straty komutacyjne w kluczowanych tranzystorach mocy, sposoby ich zredukowania. Zintegrowane zasilacze impulsowe (układy f-my Linear Technology, Texas Instruments TopSwitch f-my Power Integrations). Scalone sterowniki zasilaczy impulsowych- noty aplikacyjne. Wykorzystanie oprogramowanie firmowego (LTSpice, Tina) oraz modeli firmowych w projektowaniu zasilaczy. Elementy bierne w zasilaczach impulsowych (cewki i kondensatory mocy, transformatory impulsowe mocy). Metodyka projektowania cewek i transformatorów mocy z rdzeniami ferrytowymi oraz proszkowymi (zasady wyboru typu kształtki rdzenia, rodzaju materiału ferrytowego). Wykorzystanie firmowego oprogramowanie wspomagającego projektowanie elementów indukcyjnych. Zasady stosowania gotowych (off the shelf) elementów indukcyjnych. Zakłócenia w układach zasilania, pomiary zakłóceń oraz sposoby ich eliminacji (obowiązujące normy i wymagania określające dopuszczalny poziom emitowanych zakłóceń). Filtry w układach zasilania (bierne filtry wejściowe i wyjściowe, filtry aktywne, korektory współczynnika mocy-power Factor Corrector) Urządzenia zasilania prądem zmiennym w urządzeniach UPS- zasada działania i parametry elektryczne (urządzenia typu on-line, off-line, line-interactive). Systemy nadzoru (watchdog) i zarządzania zasilaniem (power management) na przykładzie systemu zasilania urządzeń ethernetowych (PoE Power over Ethernet) Przegląd struktur, parametrów oraz właściwości systemów zasilania: internetu, sieci LAN, sieci rozległych, sieci telekomunikacji POTS-(siłownie telekomunikacyjne), sieci bezprzewodowych (tel. komórkowa, systemy radiodostępowe), sieci światłowodowych, sieci telewizji kablowej. 1

Zastosowania przemysłowe zasilaczy impulsowych: urządzenia spawalnicze, układy ładowania akumulatorów, urządzenia do nagrzewania indukcyjnego prądem w.cz., układy zasilania prądem w.cz. do lamp fluoroscencyjnych (balasty elektroniczne), zasilacze LED. Zakres laboratorium: Ćwiczenie 1: Badanie przetwornicy obniŝającej i podwyŝszającej napięcie: pomiary przebiegów czasowych prądów i napięć przy obciąŝeniu zmiennym statycznie i dynamicznie, pomiary sprawności energetycznej oraz współczynników stabilizacji napięcia wyjściowego, określanie zakresu regulacji zasilacza PWM. Ćwiczenie nr2: Badanie przetwornicy przeciwbieŝnej z izolacją galwaniczną: pomiary przebiegów czasowych prądów i napięć przy obciąŝeniu zmiennym statycznie i dynamicznie, pomiary sprawności energetycznej oraz współczynników stabilizacji napięcia wyjściowego, określanie zakresu regulacji zasilacza PW, badanie układów zabezpieczeń przetwornicy. Ćwiczenie 3 Badanie układów oświetleniowych (na przykładzie przetwornicy LED oraz balastu elektronicznego): pomiary przebiegów czasowych prądów i napięć, pomiary sprawności energetycznej. Badanie zakresu regulacji prądu wyjściowego przetwornicy LED przy sterowaniu dc oraz PWM. Identyfikacja cyklu pracy i jego charakterystycznych parametrów dla balastu elektronicznego. Ćwiczenie 4: Badanie panelu słonecznego oraz elementów indukcyjnych: pomiary charakterystyk prądowo-napięciowych panelu słonecznego dla róŝnych warunków ośwetlenia, znajdowanie punktu maksymalnej mocy. Pomiary impedancji oraz identyfikcja schematu zastępczego cewek i transformatorów mocy na rdzeniach ferrytowych. Badanie wpływu zjawiska naskórkowości oraz efektu zbliŝeniowego na parametry elementów indukcyjnych. Ćwiczenie 5 (rezerwowe dla chętnych zamiast ćw. 3 lub ćw. 4): Badanie rezonansowej przetwornicy napięcia stałego typu LLC: pomiary przebiegów czasowych prądu obwodu rezonansowego i napięć w układzie przy zmianach napięcia zasilania i prądu obciąŝenia, pomiary sprawności energetycznej, badanie układów: miękkiego startu, samozasilania oraz ogranicznika prądowego. Forma zaliczenia: zaliczenie na podstawie wyników pracy semestralnej. Literatura: 1. Ch. P. Basso; Switch-mode power supplies. Spice Simulations and Practical Designs, McGraw-Hill, 2008. 2. M. K. Kazimierczuk; Pulse-width Modulated DC-DC Power Converters, Wiley, 2008, 3. M. K. Kazimierczuk; High-frequency magnetic components, Wiley, 2009. 4. M. Brown, Power Supply cookbook, EDN series for design engineers, Newnes 2001. 5. M. Kazimierczuk, D. Czarkowski, Resonant Power Converters, J. Wiley and Sons, Ltd. New York 1995. 6. J. Baranowski, G. Czajkowski, Układy elektroniczne cz. II. Układy analogowe nieliniowe i impulsowe, WNT, Warszawa 1993. 7. O. Ferenczi, Zasilanie układów elektronicznych. Zasilacze impulsowe, WNT, Warszawa 1989. 8. R. E. Tarter, Principles of Solid-State Power Conversion, H. W. Sams and Co. Inc., 1985. 9. A. Napieralski, M. Napieralska, Polowe półprzewodnikowe przyrządy duŝej mocy, WNT, Warszawa 1995. 10. Praca zbiorowa pod kierunkiem L. Spiralskiego: "Zakłócenia w aparaturze elektronicznej", Radioelektronik z o. o. Warszawa 1995. 11. A. Czerwiński: Akumulatory, baterie, ogniwa, WKŁ, Warszawa 2005. 2

LABORATORIUM ZASILANIE UKŁADÓW ELEKTRONICZNYCH (ZUE) opis programu ćwiczeń 1. Badanie przetwornicy PWM obniŝającej i podwyŝszającej napięcie Program ćwiczenia obejmuje symulację pracy przetwornic z wykorzystaniem programu LTSpice oraz wyznaczenie moŝliwie optymalnych wartości elementów kompensacji częstotliwościowej układu sprzęŝenia zwrotnego dla badanych przetwornic, pomiary przebiegów czasowych prądów i napięć dla wybranych warunków pracy, pomiar sprawności energetycznej w funkcji napięcia zasilania i prądu obciąŝenia, pomiar odpowiedzi układów na skokowe zmiany prądu obciąŝenia. Przetwornica obniŝająca V we = 10-20V, V wy =5V/2A Przetwornica podwyŝszająca V we = 10-20V, V wy =24V/1A 2. Badanie przetwornicy przeciwbieŝnej PWM (flyback) z izolacją galwaniczną W ramach ćwiczenia studenci zapoznają się z działaniem scalonego sterownika do przetwornic przeciwbieŝnych typu TOP224 lub TOP244. Poznają zasady konstrukcji transformatora na rdzeniu ferrytowym do przetwornic typu przeciwbieŝnego, a takŝe zasadę pracy układu sprzęŝenia zwrotnego z transoptorem. Mierzone są przebiegi czasowe napięć i prądów w układzie dla wybranych warunków pracy, badane jest działanie układu miękkiego startu oraz układów zabezpieczających przetwornicy (zabezpieczenie temperaturowe, nadprądowe i nadnapięciowe), wykonuje się pomiary sprawności energetycznej oraz odpowiedzi układu na skokową zmianę prądu obciąŝenia. Badana przetwornica przeciwbieŝna V we =20-50V, V wy =12V/1A 3

3. Badanie układów oświetleniowych W ramach ćwiczenia badana jest przetwornica obniŝająca PWM przeznaczona do zasilania diod LED mocy oraz rezonansowy układ zasilający lampę fluorescencyjną (balast elektroniczny). Dla przetwornicy LED mierzona jest: sprawność energetyczna przetwornicy, zakres regulacji prądu diod LED dla regulacji stałoprądowej oraz zakres regulacji prądu diod LED przy wykorzystaniu dodatkowej modulacji PWM o częstotliwości 500Hz. Badanie balastu elektronicznego obejmuje pomiary przebiegów czasowych prądów i napięć w układzie w celu identyfikacji poszczególnych etapów (nagrzewanie elektrod lampy, zapłon, praca nominalna) w cyklu pracy układu. Przetwornica PWM 500kHz do zasilania diod LED Balast elektroniczny V we =48V/P L =18W 4. Pomiary panelu słonecznego oraz pomiary parametrów elementów indukcyjnych Celem ćwiczenia jest zapoznanie studentów z charakterystykami prądowo-napięciowymi panelu słonecznego wykorzystywanego jako źródło zasilania prądem stałym. Mierzona jest zaleŝność I wy =F(V wy ) panelu dla róŝnych wartości natęŝenia oświetlenia oraz określany jest punkt maksymalnej mocy (mpp). W dalszej części ćwiczenia badane są małosygnałowe parametry transformatorów i dławików na rdzeniach ferrytowych wykonanych przez studentów w trakcie ćwiczenia, określany jest wpływ częstotliwości pracy oraz sposobu wykonania uzwojeń na parametry elementu indukcyjnego. Badany monokrystaliczny panel słoneczny Pomiary małosygnałowe dławików i transformatorów 5. Badanie rezonansowej przetwornicy napięcia stałego typu LLC Przedmiotem badań jest przetwornica rezonansowa o mocy nominalnej ok. 60 W. Studenci zapoznają się z zasadami pracy rezonansowego układu przetwarzającego energię mierząc przebiegi czasowe, sprawność energetyczną oraz odpowiedź układu na skokową zmianę prądu obciąŝenia. C 2 T 2 i S2 v DS2 C SR L SR Tr E Z v GS2 i S1 t d T 1 v v DS1 GS1 C 1 Uproszczony schemat badanego układu C L T 1 v O R L Badana przetwornica LLC V we =(36-60V), V o =12V/5A, spr=0.93 (P Onom =60 W), spr=0.92 (P O =100 W) f pracy <80 120> khz 4

Prezentacje W ramach krótkich prezentacji towarzyszących ćwiczeniom laboratoryjnym lub wykładom przedstawiane będą róŝnorodne urządzenia zasilające prądem stałym lub zmiennym (m.cz. lub w.cz.) jak np. spawarka inwerterowa, nagrzewnica indukcyjna, ups, zasilacz ethernetowy (PoE) itp. Nagrzewnica indukcyjna (praca magisterska IR PW) Prezentacja UPS Spawarka inwerterowa f-my GYS (zdj. z materiałów prom. GYS) i od środka 5