Zasilanie urządzeń elektronicznych

103000 - Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

ZUE

2

Zapoznanie z podstawowymi parametrami, zasadami budowy i działania oraz projektowniem nowoczesnych zasilaczy prądu stałego o pracy ciągłej i impulsowej. Przedstawienie problemów układowych i realizacyjnych układów i systemów zasilania z uwzględnieniem zagadnienia zakłóceń i kompatybilności elektromagnetycznej. Omówienie przykładowych realizacji współczesnych zasilaczy urządzeń i systemów elektronicznych. Przedstawienie typowych struktur systemów zasilania. Zapoznanie z bardzo szerokim obszarem zastosowań nowoczesnych elektronicznych układów przetwarzających energię.

Zapoznanie z podstawowymi parametrami, zasadami budowy i działania oraz projektowniem nowoczesnych zasilaczy prądu stałego o pracy ciągłej i impulsowej. Przedstawienie problemów układowych i realizacyjnych układów i systemów zasilania z uwzględnieniem zagadnienia zakłóceń i kompatybilności elektromagnetycznej. Omówienie przykładowych realizacji współczesnych zasilaczy urządzeń i systemów elektronicznych. Przedstawienie typowych struktur systemów zasilania. Zapoznanie z bardzo szerokim obszarem zastosowań nowoczesnych elektronicznych układów przetwarzających energię.


Treść wykładu
Rodzaje i charakterystyka źródeł energii w układach zasilaczy (sieć energetyczna, źródła chemiczne, ogniwa słoneczne

Zasilacze prądu stałego o pracy ciągłej (z obniżonym 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 "Coolset" f-my Infineon, "TopSwitch" f-my Power Integrations oraz "Viper" f-my STMicroelectronics. Scalone sterowniki zasilaczy impulsowych- noty aplikacyjne

Elementy bierne w zasilaczach impulsowych (cewki i kondensatory mocy, transformatory impulsowe mocy). Metodyka projektowania cewek i transformatorów mocy z rdzeniami ferrytowymi (zasady wyboru typu kształtki rdzenia, rodzaju materiału ferrytowego). Wykorzystanie firmowego oprogramowanie wspomagającego projektowanie elementów indukcyjnych.

Zakłócenia w układach zasilania 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)

Przegląd struktur, parametrów oraz właściwości systemów zasilania: internetu, sieci LAN (sieci małe, średnie i duże), sieci rozległych, sieci telekomunikacji POTS-(siłownie telekomunikacyjne), sieci bezprzewodowych (tel. komórkowa, systemy radiodostępowe), sieci światłowodowych, sieci telewizji kablowej.

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).



Zakres laboratorium
Ćwiczenie 1: Badanie zasilaczy PWM: pomiary sprawności energetycznej, współczynników stabilizacji napięcia wyjściowego, zakresu regulacji zasilacza PWM

Ćwiczenie nr2: Badanie układu zasilacza UPS: zapoznanie się z zasadą pracy oraz pomiary parametrów elektrycznych zasilacza UPS.

Ćwiczenie 3: Badanie balastu elektronicznego do lampy fluoroscencyjnej: pomiary przebiegów prądów i napięć, określenie cyklu pracy układu, pomiary układu regulacji siły świecenia świetlówki.

Ćwiczenie 4: Badanie elementów biernych dużej mocy: pomiary impedancji oraz identyfikcja schematu zastępczego cewek i transformatorów mocy na rdzeniach ferrytowych oraz kondensatorów mocy.

1. Ch. P. Basso; "Switch-mode power supplies. Spice Simulations and Practical Designs", McGraw-Hill, 2008.


2. M. Brown, "Power Supply cookbook", EDN series for design
   engineers, Newnes 2001.


3. J. Baranowski, G. Czajkowski,"Układy elektroniczne cz. II. Układy
   analogowe nieliniowe i impulsowe", WNT Warszawa 1993


4. O. Ferenczi: "Zasilanie układów elektronicznych. Zasilacze
   impulsowe", WNT Warszawa 1989.


5. N. Mohan, W. Robbins, T. Undeland, "Power Electronics:
   Converters, Applications and Design", Wiley & Sons, N.Y. 2002.


6. M. Kazimierczuk, D. Czarkowski: "Resonant Power Converters", J.
   Wiley & Sons, Ltd. New York, 1995


7. A. Napieralski, M. Napieralska: "Polowe półprzewodnikowe
   przyrządy dużej mocy", WNT Warszawa 1995.

Dwa kolokwia z notatkami (po 30 punktów) + cztery ćwiczenia
laboratoryjne oceniane na podstawie sprawozdania dostarczonego przez
zespół (po 10 punktów za ćwiczenie).

Max. liczba punktów - 100p. Zaliczenie od 51p.



Skala ocen: poniżej 50p - ocena 2, 51p - ocena 3, 61p - ocena
3.5, 71p - ocena 4, 81p - ocena 4.5, 91p i więcej - ocena 5

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych

103400 - Instytut Radioelektroniki i Technik Multimedialnych