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

    Belépés
    címtáras azonosítással

    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 rendek grafikus formában itt láthatók.

    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
    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 óra56
    Félévközi készülés órákra24
    Felkészülés zárthelyire10
    Házi feladat elkészítése 
    Kijelölt írásos tananyag elsajátítása 
    Vizsgafelkészülés30
    Összesen120
    15. A tantárgy tematikáját kidolgozta

    dr. Hermann Imre adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

    dr. Varjasi István docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék