Detail předmětu

Power Supply Systems

FEKT-CNEZAk. rok: 2015/2016

Předmět je silně prakticky orientován, cílem je naučit studenta správně vybrat typ a celkově navrhnout napájecí zdroj pro elektronické zařízení. Studenti se detailně seznámí se základními elektronickými komponentami pro konstrukci moderních napájecích zdrojů (aktivních i pasivních) včetně jejich parazitních vlastností. Dále získají přehled o principu a různých topologiích lineárních a spínaných zdrojů, neizolovaných, izolovaných i autonomních. V rámci výuky provádí studenti simulaci elementárních obvodů napájecích zdrojů, návrh napájecího zdroje s využitím dostupných SW nástrojů a návrh desky plošných spojů pro tento zdroj včetně přípravy dat pro jeho výrobu.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

5

Výsledky učení předmětu

Absolvent předmětu je schopen
o uvést parazitních vlastnosti elektronických komponent a stanovit jejich vliv na funkci napájecího zdroje
o porovnat vlastnosti základních elektronických komponent a pro danou aplikaci vybrat vhodný typ
o vysvětlit princip funkce lineárních i spínaných zdrojů různých topologií
o na základě požadavků vybrat vhodnou topologii napájecího zdroje (lineárního i spínaného)
o vypočítat hodnoty a požadované mezní parametry klíčových komponent napájecího zdroje
o použít základní dostupné nástroje pro návrh napájecích zdrojů
o navrhnout jištění a chlazení napájecího zdroje

Prerekvizity

Jsou požadovány znalosti funkce základních elektronických součástek (rezistor, kapacitor, induktor, transformátor, dioda, bipolární a unipolární tranzistor, tyristor) a základní znalost diferenciálního a integrálního počtu.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování zahrnují přednášky, cvičení na počítači a laboratoře. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává jeden samostatný projekt.

Způsob a kritéria hodnocení

K udělení zápočtu je třeba absolvovat všechna laboratorní a počítačová cvičení, odevzdat všechny protokoly a samostatný projekt, vše v dostatečné kvalitě. V rámci laboratorních cvičení mohou studenti získat až 20 bodů (hodnoceny jsou odevzdané protokoly), na počítačových cvičeních mohou za aktivní práci získat až 10 bodů, maximálně 20 bodů mohou získat vypracováním samostatného návrhového projektu, závěrečná zkouška je hodnocena maximálně 50 body.

Osnovy výuky

1. Úvod do problematiky napájecích zdrojů, princip funkce transformátorů
2. Vlastnosti reálných transformátorů, princip funkce a vlastnosti reálných induktorů
3. Vlastnosti reálných kapacitorů a jejich použití, vlastnosti polovodičových diod, neřízené usměrňovače
4. Vlastnosti polovodičových spínacích prvků (bipolární a unipolární tranzistor, tyristor, triak, diak, IGBT), řízené usměrňovače
5. Referenční zdroje napětí, napěťové referenční diody, zdroje typu band-gap
6. Parametrické stabilizátory a lineární zpětnovazební stabilizátory
7. Integrované spojité (lineární) stabilizátory, nábojové pumpy
8. Základní topologie a princip funkce neizolovaných spínaných měničů s induktory
9. Základní topologie a princip funkce izolovaných spínaných měničů
10. Měniče se synchronním (aktivním) usměrněním, paralelní a vícefázové měniče, můstkové topologie spínaných měničů
11. Kvazirezonanční a rezonanční měniče, korektory účiníku
12. Návrh zpětné vazby napěťových stabilizátorů, jištění a chlazení napájecích zdrojů
13. Autonomní napájecí zdroje: primární a sekundární články, alternativní zdroje elektrické energie

Učební cíle

Předmět seznámí studenty se základními principy funkce spínaných i lineárních napájecích zdrojů, naučí je provádět jejich návrh a implementaci s využitím elementárních výpočtů a dostupných návrhových systémů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Základní literatura

BROWN, M. Power Supply Cookbook. Newnes, 2nd edition, 2001. ISBN 0-7506-7329-X. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program EEKR-BC bakalářský

    obor BC-EST , 2. ročník, zimní semestr, volitelný oborový
    obor BC-TLI , 3. ročník, zimní semestr, volitelný mimooborový

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Autonomní způsoby napájení (články primární a sekundární)
Zvláštní zdroje energie (palivové články, fotovoltaické články, termoelektrické články, atomové články)
Neřízené usměrňovače s nesetrvačnou i setrvačnou zátěží
Stabilizace střídavého výkonu
Lineární stabilizátory nelineární a lineární
Lineární stabilizátory proudu
Impulzní stabilizátory, snižující měnič
Zvyšující,invertující a Čukův měnič
Impulzní regulované napájecí zdroje - úvod
Propustný měnič, můstkový měnič
Blokující měnič, měniče rezonanční
Materiálové problémy impulzních zdrojů
Referenční zdroje

Cvičení na počítači

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Bateriové napájení (primární a sekundární články, vlastnosti)
Speciální zdroje enrgie (solární, palivové, termoelektrické, atomové)
Neřízené usměrňovače s nesetrvačnou a setrvačnou zátěží, tlumivky a transformátory
Řízené usměrňovače s tyristory
Stabilizace střídavého výkonu
Stabilizátory stejnosměrného proudu
Praktická zapojení stabilizátorů, použití integrovaných obvodů
Nespojité (impulzní) stabilizátory napětí
Stabilizátory proudu
Impulzní napájecí regulované zdroje blokující, propustné a dvojčinné
Impulzní zdroje s transformátory
Impulzní zdroje s vysokou pracovní frekvencí (rezonanční)
Referenční zdroje napětí a proudu

Laboratorní cvičení

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Osnova

Lineární stabilizátor napětí
Astabilní impulzní stabilizátor napětí
Tranzistorový střídač
Propustný měnič s demagnetizací
Blokující a Čukův měnič
Řízený usměrňovač s tyristorem