Spínané zdroje obecně - České vysoké učení technické v Praze

FEL ČVUT Praha
Semestrální projekt předmětu X31SCS – Struktury číslicových systémů
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Stručně
™ Rozdělení napájecích zdrojů
™ Spínané zdroje obecně
™ Blokové schéma spínaného zdroje
™ Problematika spínaných zdrojů
™ Spínaný zdroj s uprocesorem
™ Příklady IO a uprocesorů vhodných pro
spínané zdroje
™ Závěrem
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Rozdělení napájecích zdrojů
s kmitočtem sítě
• bez transformátoru
• s transformátorem
• pulsní regulace v sekundární části
• pulsní regulace v primární části
s kmitočtem jiným než síťovým
• jednočinný blokující měnič
• měnič s jedním spínačem
• měnič se dvěma spínači
• jednočinný propustný měnič
• měnič s jedním spínačem
• měnič se dvěma spínači
• dvoučinné měniče
• protitaktní
• dvojčinný se čtyřmi spínači
• dvojčinný s kapacitními děliči
• dvojitý propustný měnič
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Spínané zdroje obecně
Spínané zdroje = moderní trend v elektrotechnice
Klady a zápory ve srovnání se zdroji s lineární regulací
¾ vyšší účinnost (výhodné zejména při velkém rozdílu Uvst a Uvyst)
¾ malé rozměry
¾ nižší hmotnost
¾ ekonomicky výhodnější
¾ pomalejší reakce na skokovou změnu výstupní veličiny
¾ generování rušivých signálů
¾ větší zvlnění na výstupu
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Blokové schéma spínaného zdroje
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Schéma spínaného zdroje
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Problematika spínaných zdrojů
Zdroj snižující střídavé síťové napětí 230V na stejnosměrné napětí
¾ nutnost usměrnit a vyhladit vstupní napětí (400Vss)
¾ spínání proudů do indukční zátěže (špičkově desítky A)
¾ nutnost galvanického oddělení vstupu a výstupu
¾ velké nároky na součástky z hlediska spínací frekvence
¾ přeladitelnost výstupního proudu cca 90%
¾ pro řídící člen většinou nutný pomocný nezávislý zdroj
¾ nutnost generování ostrých proudových pravoúhlých impulzů
¾ nutnost galvanického oddělení zpětné vazby
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Spínaný zdroj s uprocesorem
Řízení spínaného zdroje uprocesorem
¾ kvalitní pomocný zdroj (5Vss stab.)
¾ A/D a D/A převodníky pro ZV pro napětí popř. proud
¾ nutnost softwarové realizace celého níže uvedeného blokového zapojení
TL494 – PWM regulator
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Spínaný zdroj s uprocesorem
Řešením složité softwarové i hardwarové implementace je realizace
¾ regulačních a pomocných spínacích prvků pomocí speciálních IO
¾ výkonové části pomocí diskrétních součástek
¾ řízení ZV a nastavení výstupních hodnot za použití uprocesoru
Výhody použití uprocesoru v obvodu nastavení výstupních veličin
¾ jednoduché a přesné ovládání pomocí tlačítek (elektr. potenciometrů)
¾ možnost zobrazení hodnot na znakovém i grafickém displeji
¾ možnost dálkového ovládání (např. po sběrnici, RS-232 atd.)
¾ možnost propojení s PC
¾ možnost programování časových průběhů
¾ jednoduchá změna parametrů zdroje bez zásahu do HW konfigurace
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
7. Příklady IO a uprocesorů
8. Závěrem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Příklady IO a uprocesorů vhodných pro spínané zdroje
PWM regulátory
¾ TL494, TL497
¾ UC3842, UC3843, UC3844, UC3845, UC3846, UC3854
¾ pro jednoduchá zapojení NE555, U2008, TOP2xx, L29x, L49xx, LT1xxx
uprocesory (většina typů s následujícími vlastnostmi)
¾ obsahující A/D a D/A převodník
¾ obsahující watchdog
¾ větší tepelná odolnost
¾ taktovací frekvence srovnatelná s pracovní frekvencí spín. zdroje
¾ vyšší odolnost proti elektromagnetickému rušení
¾ dostatek vstupů/výstupů
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
4. Blokové schéma spín. zdroje
5. Problematika spín. zdrojů
6. Spínaný zdroj s uprocesorem
7. Příklady IO a uprocesorů
8. Závěrem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Závěrem
Co říci závěrem?
Většina podstatných informací ohledně spínaných zdrojů a jejich
přednostech při řízení pomocí uprocesoru byla řešena výše. V
dnešní době je však při vývoji nových zařízení rozhodující
především ekonomická stránka návrhu.
Z hlediska spínaných zdrojů vše směřuje k integraci řídících prvků
do jedné součástky ke které se připojí výkonové prvky a tento blok
bude plně funkčním celkem. Z hlediska výroby menších sérií je velmi
pravděpodobné, že řídící prvky budou programovatelné.
Proto si myslím, že tato prezentace poukazuje na žhavé trendy v
této oblasti a nestane se pouhým splněním povinnosti odevzdání
semestrálního projektu.
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
1. Stručně
2. Rozdělení napájecích zdrojů
3. Spínané zdroje obecně
4. Blokové schéma spín. zdroje
4. Problematika spín. zdrojů
5. Spínaný zdroj s uprocesorem
České vysoké učení technické v Praze
Fakulta elektrotechnická
Použité zdroje ze sítě Internet
http://www.powells.com/cgi-bin/biblio?inkey=17-9781370305-2
http://images.google.cz
http://www.datasheetcatalog.com/datasheets_pdf/T/L/4/9/TL494.shtml
http://www.hw.cz/Teorie-a-praxe/ART1876-Spinane-zdroje.html
http://www.belza.cz/swmodeps/compow1.htm
http://www.sweb.cz/rexhammer/elektro/moderni/spinany-zdroj.htm
http://www.automatizace.cz/article.php?a=783
http://www.eurosat.cz/
http://www.hte.cz/index.php?iform=novinky.php
http://www.mervart.eu/
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
Děkuji za pozornost :o)
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007
Prostor pro Vaše dotazy
Spínané zdroje s uprocesory
Jan Kubín
2.5.2007