POITECHNIKA BIAŁOSTOCKA Temat i plan wykładu WYDZIAŁ EEKTRYCZNY Jakub Dawidziuk Stabilizatory impulsowe 1. Wprowadzenie 2. Podstawowe parametry i układy pracy 3. Przekształtnik obniżający 4. Przekształtnik podwyższający 5. Przekształtnik odwracający 6. Podsumowanie
Wobec pogłębiającego się deficytu energii powstaje konieczność oszczędnego gospodarowania nią, zwłaszcza najszlachetniejszym jej rodzajem energią elektryczną. rządzenia elektroniczne muszą być zasilane stabilizowanymi napięciami stałymi. Dobrym rozwiązaniem, szczególnie przy dużych mocach wyjściowych, są stabilizatory impulsowe. Wysoka sprawność, stabilne napięcie wyjściowe, niezależne od napięcia zasilającego i temperatury otoczenia sprawiają, że są niemal idealnym źródłem prądu stałego. Może on być częścią większego urządzenia elektronicznego, ale zazwyczaj jest oddzielnym modułem, wykonanym jako układ scalony. Najczęstsze zastosowania to zasilacze sprzętu komputerowego, elektroniki użytkowej, sprzętu telekomunikacyjnego i medycznego, aparatury pokładowej samolotów oraz sprzętu kosmicznego.
Rodzaje stabilizatorów
Wartość średnia przebiegu impulsowego F śr 1 T t 0 f t dt Kształtowanie napięcia wyjściowego poprzez modulację szerokości impulsu
Straty mocy stabilizatora ciągłego i impulsowego
Sprawność stabilizatora impulsowego P P 1 wy we cesat we we we cesat I we 1V 1 10V I wy 0,9 we we cesat Sprawność wzrasta wraz ze wzrostem we W P S on we we I I 2 wy wy f t S on t on W t off off we I wy 2 t off
Podstawowe rodzaje stabilizatorów impulsowych (regulatorów, przekształtników DC/DC) Regulatory (przekształtniki) impulsowe DC/DC (DC/DC converter): przekształtnik obniżający napięcie (down converter, buck converter, buck regulator), przekształtnik podwyższający napięcie (step-up converter, boost converter, boost regulator), przekształtnik odwracający napięcie (inverting converter, inverting regulator).
Klasyczne regulatory DC/DC Średnia sprawność 73,2%: łączniki 44%, diody 36%, magnetyczne 5%, inne 5%.
Regulator DC/DC obniżający napięcie i o t 1 o DT
Cewka indukcyjna i dioda zwrotna
Przebiegi napięć i prądów
Przekształtnik obniżający napięcie Parametry techniczne: częstotliwość łączeniowa = 250kHz zakres napięcia wejściowego = 12V±10% max pulsacje prądu = 220mA napięcie wyjściowe = 5.0V Krok 1. Oblicz współ. wypełnienia Vo = napięcie wyjściowe Vi = max napięcie wejściowe D = Vo / Vi D = 5/13.2 = 0.379 Krok 2. Oblicz napięcie na cewce V1 = Vi-Vo (tranzystor on) V1 = 13.2-5 = 8.2V V1 = -Vo (tranzystor off) V1 = - Vo = - 5V Krok 3. Oblicz indukcyjność = Vl.dt/di = (8.2 x 0.379/250 x 103)/0.22 = 56μH
Podstawowy przekształtnik podwyższający I i max V I in min I min di dt V in V in t t on V in V out di dt
Przekształtnik podwyższający 2-pulsowy Mniejsze tranzystory, mniejsze cewki, mniejszy kondensator, większa moc przekształtnika, redukcja tętnień, mniejsze zakłócenia.
Przekształtnik podwyższający kaskadowy M 1 1 D 1 1 1 D 2
Przekształtnik odwracający I we t on we DT I o t off o (1 D )T o D 1 we D.
a) Regulator obniżający a), podwyższający b) i odwracający c) z układem MC34063 b) c)
Przekształtniki DC/DC O jakich właściwościach? podwyższające napięcie wejściowe, wysokiej sprawności (małych stratach), małych gabarytach i wadze, tanie.
Zastosowania nieizolowanych przekształtników DC/DC Rezerwowe źródła zasilania, zasilacze impulsowe, regulowane trakcyjne napędy prądu stałego, zasilanie urządzeń pokładowych samolotów, samochody hybrydowe i elektryczne, systemy ogniw paliwowych, systemy fotowoltaiczne.
Stabilizator impulsowy z przełączaniem po stronie pierwotnej transformatora koniec f s 20-200kHz 1MHz
Stabilizator impulsowy z przełączaniem po stronie wtórnej transformatora
Przetwornice przeciwsobne (ang. push-pull) dużej mocy
Podsumowanie
Podsumowanie
Budowa tyrystora Tyrystory i triaki
Charakterystyka prądowo-napięciowa obwodu głównego tyrystora
kład zastępczy źródła sygnałów sterujących (a), sposób wyznaczania prostej obciążenia oraz obszary pracy obwodu bramki (b)
Prostownik jednofazowy półokresowy 1 m śr m sin t d( t) 1 cos 2 2 e z z
Tyrystor dwukierunkowy (triak) Stan I + Elektroda A2 ma potencjał dodatni względem A1, elektroda B sterowana jest impulsami dodatnimi. Stan I Elektroda A2 ma potencjał dodatni względem A1, elektroda B sterowana jest impulsami ujemnymi. Stan III + Elektroda A2 ma potencjał ujemny względem A1, sterowanie impulsami dodatnimi. Stan III Elektroda A2 ma potencjał ujemny względem A1, sterowanie impulsami ujemnymi.
Zastosowanie tyrystora i triaka do regulacji natężenia oświetlenia