Detail předmětu

Napájení elektronických zařízení

FEKT-KNEZAk. 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

čeština

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 počítačové cvičení (až 10 bodů za aktivní účast), absolvovat laboratorní cvičení a odevzdat všechny protokoly v dostatečné kvalitě (až 10 bodů). Na každém tutoriálu studenti obdrží zadání samostatného úkolu hodnoceného až 6 body (celkem 30 bodů). 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-BK bakalářský

    obor BK-EST , 2. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

  • Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)

    obor ET-CZV , 1. ročník, zimní semestr, volitelný oborový

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