BME VIK - Kapcsolóüzemű tápegységek

magyar nyelvű adatlap

vissza a tantárgylistához nyomtatható verzió

Kapcsolóüzemű tápegységek

A tantárgy angol neve: Switching Mode Power Supplies

Adatlap utolsó módosítása: 2012. május 30.

Tantárgy lejárati dátuma: 2015. június 30.

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Villamosmérnöki és Informatikai Kar

Villamosmérnöki szak

Mérnök informatikus szak

Szabadon választható tantárgy

Tantárgykód	Szemeszter	Követelmények	Kredit	Tantárgyfélév
VIAUJV02		4/0/0/v	4

3. A tantárgyfelelős személy és tanszék Dr. Varjasi István,

4. A tantárgy előadója dr. Hermann Imre adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

5. A tantárgy az alábbi témakörök ismeretére épít

Teljesítményfélvezetők működése, jellemzői.

A teljesítményelektronika passzív alkatrészei (transzformátorok, fojtótekercsek, kondenzátorok, ellenállások) és jellemzői.

Analóg és digitális alapáramkörök.

6. Előtanulmányi rend

Kötelező:

NEM ( TárgyTeljesítve("BMEVIAU9202") )

A fenti forma a Neptun sajátja, ezen technikai okokból nem változtattunk.

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Ajánlott:

Elektronika 2. VIAUA300 (5 szemeszter)

Elektronikus Tápegységek VIAUJV03

A tantárgyat nem vehetik fel azok, akik a VIAU9202 tantárgyat hallgatták.

7. A tantárgy célkitűzése

Jártasság szerzése a kapcsolóüzemű elektronikus tápegységek felépítésében, tervezésében illetve üzemeltetésében.

8. A tantárgy részletes tematikája

1.A hálózatról középfrekvencián leválasztott, több, szabályozott feszültségkimenettel rendelkező egyenfeszültségű tápegységek megvalósítási lehetőségei.

A főáramkör kialakítási lehetőségei, kiválasztási szempontjai. A szabályozott jellemző megválasztása. Az egyes kimenetek feszültségének terhelésfüggése a szaggatott vezetés tartományát is figyelembe véve. Túlterhelésvételem.

2.Szinuszos cosj =1-es hálózati áramfelvételű egyenfeszültségű tápegységek megvalósítási lehetőségei (Hálózatbarát tápegységek).

3.Hálózati frekvenciás, váltakozófeszültség kimenetű (hálózatpótló) tápegységek felépítése, működése. A szünetmentes energiaellátás alapjai.

4.Hangfrekvenciás tartományban vezérelhető kimenetű tápegységek.

A kapcsolási frekvencia megválasztása.

A maximálisan elérhető jelamplitúdó a félvezetők véges átkapcsolási idejét is figyelembe véve félhíd és hídkapcsolásban.

Vezérlési módok. A vivőfrekvencia megkétszerezésének lehetősége a vezérlőjel frekvenciájához képest hídkapcsolásban.

5.Az áram és a feszültség érzékelése, a potenciális elválasztás lehetőségei tápegységekben. Segédenergiaellátás.

6.A kapcsolóelemek vesztesége. A veszteségcsökkentés lehetőségei.

7.A kapcsolóelemek vezérlése, a vezérlőjelek előállítása.

8.Tápegységek tervezésének és konstrukciójának alapjai.

Tervezett órai bontás a tantárgy oktatása során

Előadás	Anyag
1	A galvanikus csatolású feszültségcsökkentő kapcsolás és az erre visszavezethető helyettesítő képű leválasztott kimenetű nyitóüzemű átalakítók működési jellemzőinek összefoglalása
2	A polaritásfordító kapcsolások és az erre visszavezethető helyettesítő képű leválasztott kimenetű záróüzemű átalakítók működési jellemzőinek összefoglalása
3	A több feszültségkimenetű DC-DC átalakítók működési elve, csoportosításuk, definíciók.
4	A több szekundertekercselésű transzformátorok helyettesítő képének meghatározása a tekercsek közti csatolás figyelembevételével
5	A több kimenetű nyitóüzemű konverterek működése, szabályozhatósága ideális transzformátorral
6	A transzformátortekercsek közti nem tökéletes mágneses csatolás figyelembevétele, az ebből adódó szabályozási hiba számítása
7	A több kimenetű záróüzemű konverterek működése, szabályozhatósága ideális transzformátorral
8	A transzformátortekercsek közti nem tökéletes mágneses csatolás figyelembevétele, az ebből adódó szabályozási hiba számítása.
9	Több feszültségkimenet megvalósítása nyitóüzemű konverterekben a szűrőfojtó fluxusáról való mágneses kicsatolással.
10	Az egyes kimenetek együttszabályozhatóságának és a túlterhelésvédelem vizsgálata többkimenetű tápegységekben
11	Egyenfeszültségű tápegységek egyenirányítóinak kisfrekvenciás hálózati felharmonikusai kapacitív szűréskor. A felharmonikusok korlátozási lehetőségei, a hálózatkímélő és hálózatbarát működés elve.
12	Szinuszos cosφ=1-es hálózati áramfelvételű (hálózatbarát) Egyenfeszültségű tápegységek meg valósítási lehetőségei. Szűretlen hálózati egyenirányítóról a feszültségnövelő kapcsolás megfelelő vezérlésével kialakítható főáramköri megoldás működése, méretezési szempontjai.
13	A kapcsolás kéthurkos szabályozásának elve, átviteli függvények, nullátmeneti torzítás és mértéke.
14	Hálózati frekvenciás, váltakozófeszültség-kimenetű tápegységek felépítése, működése
15	A szünetmentes energiaellátás alapjai, online és offline megoldások összehasonlítása
16	Hangfrekvenciás tartományban vezérelhető kimenetű kapcsolóüzemű tápegységek. A kimenő és vivőfrekvencia arányának megválasztása.
17	A „nullátmeneti torzítás” és csökkentésének lehetőségei. Az egyszeres és a kettős vivőjű moduláció hatása az áramkör működési jellemzőire
18	A kapcsolási frekvencia megválasztásának szempontjai PWM készülékekben. A félvezetőveszteségek számításának közelítő módja. Hűtés.
19	A PWM tápegységekben használtfojtótekercsek méretezési alapjai.
20	Nyitóüzemű kapcsolások légrésnélküli transzformátorainak méretezési alapjai.
21	Záróüzemű kapcsolások légréses transzformátorainak méretezési alapjai.
22	Záróüzemű kapcsolások légréses transzformátorainak méretezési alapjai.
23	A kapcsolóelemek vezérlőjeleinek diszkrét és célintegrált áramkörös előállítása, leválasztási lehetőségei
24	Áram- és feszültségérzékelés, a potenciális leválasztás lehetőségei
25	Tápegységekben használható speciális áram- és feszültségérzékelési megoldások
26	Tápegységek konstrukciója, az áramköri kialakítás szempontjai
27	Méretezési példa kapcsolóüzemű DC-DC tápegységre
28	Méretezési példa kapcsolóüzemű DC-DC tápegységre

9. A tantárgy oktatásának módja (előadás, gyakorlat, laboratórium)

Előadás, egy-egy tárgykör lezárásakor laboratóriumi bemutatóval kiegészítve.

10. Követelmények

a., A tárgy sikeres elvégzéséhez feltételezett ismeretek:

A teljesítményelektronika aktív és passzív alkatrészeinek és a lineáris szabályozáselmélet alapjainak ismerete, valamint az analóg és digitális alapáramköröknek és a kapcsolóüzemű DC-DC tápegység alapkapcsolások (Buck, Boost, Buck-Boost, CUK, Flyback, Forward, teljes és félhíd főáramköreinek működési szintű ismerete.

b., Szorgalmi időszakban:

Egy nagyzárhelyi sikeres megírása.

A félév során lehetővé tesszük fakultatív jelleggel egy-egy tápegység egyedi tervezését, megépítését is. Ha a hallgató a félév során önként vállalt fakultatív feladatát sikeresen megoldja - kérésére – a nagyzárthelyi alól felmentést kaphat.

c., A vizsgaidőszakban:

A félév vizsgával zárul. A vizsga írásbeli.

11. Pótlási lehetőségek

Az érvényes TVSZ szerint.

Sikertelen zárthelyi a szorgalmi időszakban a pótzárthelyin pótolható.
A sikertelen (pót)zárthelyi a pótlási héten különeljárási díj ellenében egy további alkalommal pótolható.

12. Konzultációs lehetőségek

Félév közben egyeztetett időpontban.

A vizsgaidőszakban a vizsgát megelőző napon a kiírt időpontban.

13. Jegyzet, tankönyv, felhasználható irodalom

1. Rudolf P. Severens, Gordon E. Bloom:

Modern DC-to-DC switchmode power converter circuits.

Mc Graw-Hill.

2. John D. Lenk: Simplified design of switching power supplies.

Butterworth-Heinemann

3. George C. Charyssis:

High frequency switching power supplies.MC Graw-Hill.

4. Az előadások rövid kivonata kéziratban.

5. Egyéni kívánságra egy-egy résztémából az előadó szakcikkeket is tud ajánlani.

14. A tantárgy elvégzéséhez átlagosan szükséges tanulmányi munka

Kontakt óra	56
Félévközi készülés órákra	24
Felkészülés zárthelyire	10
Házi feladat elkészítése
Kijelölt írásos tananyag elsajátítása
Vizsgafelkészülés	30
Összesen	120

15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

dr. Hermann Imre adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

dr. Varjasi István docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Kapcsolóüzemű tápegységek