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

Dr. Balogh Attila, egyetemi docens, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék
Dr. Futó András, egyetemi adjunktus, Automatizálási és Alkalmazott Informatikai Tanszék

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

2. hét: Galvanikusan csatolt DCDC konverterek
Feszültségcsökkentő, feszültségnövelő és polaritás fordító DCDC konverter folyamatos áramvezetési üzemének ismertetése, jellemző időfüggvények és a kimeneti feszültség meghatározása. A félvezető elemek, a beépítendő kapacitás és induktivitás paramétereinek meghatározása.

3. hét: Forward konverter
A FORWARD konverter változatainak ismertetése, jellemző időfüggvények és a kimeneti feszültség meghatározása folyamatos és szaggatott áramvezetés esetén. A félvezető elemek, a beépítendő kapacitás, induktivitás és transzformátor paramétereinek meghatározása.

4. hét: Flyback konverter
A FLYBACK konverter változatainak ismertetése, jellemző időfüggvények és a kimeneti feszültség meghatározása folyamatos és szaggatott áramvezetés esetén. A félvezető elemek, a beépítendő kapacitás, induktivitás és transzformátor paramétereinek meghatározása.

5. hét: Galvanikusan leválasztott DCDC konverterek
A közbülső váltakozó áramú körös DCDC konverter ismertetése, jellemző időfüggvények és a kimeneti feszültség meghatározása folyamatos és szaggatott áramvezetés esetén. A félvezető elemek, a beépítendő kapacitás, induktivitás és transzformátor paramétereinek meghatározása.

6. hét: Dual-Active-Bridge
A DAB (Dual-Active-Bridge) konverter és vezérlési módjainak ismertetése, jellemző időfüggvények és a kimeneti feszültség meghatározása. A félvezető elemek igénybevételeinek és a transzformátor paramétereinek meghatározása.

7. hét: Rezonáns konverterek alapjai
A folyamatos üzemű és a kvázi rezonáns DCDC konverterek felépítésének, valamint a ZVS (Zero-Voltage-Switch) és ZCS (Zero-Current-Switch) működési tartományoknak az ismertetése, a kimeneti feszültség meghatározása rezonáns konverterek esetén.

8. hét: ACDC tápegységek, hálózatbarát változatok
Az induktív és kapacitív szűrésű diódás egyenirányító hálózati visszahatásának meghatározása. Feszültségnövelő DCDC konverteren és egyfázisú hídkapcsolású inverteren alapuló szinuszos áramfelvételű hálózatbarát tápegységek ismertetése és a hálózati torzításuk meghatározása.

9. hét: Mágneses körök alapjai
A mágneses alapfogalmak, valamint a mágneses körökben alkalmazható kemény és lágy mágneses anyagok tulajdonságinak áttekintése. Transzformátorokban és fojtókban alkalmazható tekercselőanyagok és szigetelőanyagok ismertetése, konstrukciós megoldások kis és nagyáramú alkalmazásokban.

10. hét: Transzformátorok tervezése
Transzformátorok méretezési lépéseinek áttekintése, a minimálisan szükséges ferromágneses anyag méretének, a menetszámoknak, a tekercselőhuzal keresztmetszetének és felépítésének meghatározása a Skin és közelségi hatás figyelembevételével. A transzformátorban keletkező veszteségek számítása.  

11. hét: Fojtók tervezése  
Diszkrét és elosztott légréses fojtók méretezési lépéseinek áttekintése, a minimálisan szükséges ferromágneses anyag méretének, a menetszámnak, a tekercselőhuzal keresztmetszetének és felépítésének meghatározása a Skin és közelségi hatás figyelembevételével. A fojtóban keletkező veszteségek számítása.

 
12. hét: Félvezető-meghajtó áramkörök
Tápegységekben alkalmazott félvezető meghajtó áramkörök funkcióinak ismertetése, alsó oldali, felső oldali és teljes hídág meghajtása. Bootstrap és galvanikusan leválasztott meghajtó áramkör ismertetése és méretezése. A főáramkör parazita kapacitásinak, induktivitásinak vezérlőkörre gyakorolt visszahatásának vizsgálata. AVC (Active-Voltage-Clamping) áramkörök ismertetése.

13. hét: Konstrukciós kérdések, hűtés
Tápegységek tervezésénél használt főbb szabványok, érintésvédelmi módok, átütési feszültség, kúszóút, mechanikai és villamos védettségi fokozatok ismertetése. A félvezetők és mágneses elemek levegő, folyadék és hibrid hűtési megoldásainak áttekintése.

14. hét: Tápegységek elektromágneses kompatibilitása
A tápegységekben fellépő vezetett és sugárzott zavarforrások meghatározása. Az induktívan és kapacitívan becsatolt zajok elleni védekezési lehetőségek ismertetése. Hálózat oldali differenciál és közös módú zavarszűrő tervezése.

A gyakorlatok részletes tematikája
A gyakorlatokon példák formájában kerül elmélyítésre az előadásokon elhangzott, illetve az önállóan feldolgozandó elméleti tananyag.

1. hét: Félvezetők lineáris és kapcsolóüzemű méretezése
Dióda, bipoláris tranzisztor, MOSFET és IGBT villamos igénybevételeinek meghatározása lineáris és kapcsolóüzemű alkalmazásokban. A felsorolt félvezetők veszteségének számítása, illetve a kikapcsolási túlfeszültség csökkentésére szolgáló Snubber áramkör méretezése.

3. hét: Lineáris üzemű tápegység tervezése
Zener diódás és soros áteresztő tranzisztoros stabilizátor méretezése. Áramkorlátozási megoldások tervezése, a veszteségek, hatásfok és a simítási tényező számítása.

5. hét: Kondenzátorok és akkumulátoros rendszerek tervezése
Soros-párhuzamos kondenzátor telepek és DC köri snubber kapacitás méretezése a soros ellenállás, soros induktivitás és szivárgó áramok figyelembevételével. Akkumulátoros rendszer tervezése energiatárolós alkalmazáshoz. Cellakiegyenlítő áramkörök méretezése.

7. hét: Forward konverter tervezése
FORWARD konverter teljes méretezési példa megoldása. A félvezető elemek igénybevételeinek és veszteségének, a beépítendő induktivitás, transzformátor és kapacitás villamos paramétereinek meghatározása.

9. hét: Flyback konverter tervezése
FLYBACK konverter teljes méretezési példa megoldása. A félvezető elemek igénybevételeinek és veszteségének, a beépítendő induktivitás, transzformátor és kapacitás villamos paramétereinek meghatározása.

11. hét: Transzformátor méretezése
Középfrekvenciás transzformátor méretezési példa. A ferromágneses anyag méretének, a menetszámoknak, a tekercselőhuzal keresztmetszetének és felépítésének meghatározása, transzformátorban keletkező veszteségek számítása és a keletkező hőlépcső becslése.  

13. hét: Diszkrét és elosztott légréses fojtó méretezése
DCDC konverter diszkrét és elosztott légréses fojtó méretezési példa. A ferromágneses anyag méretének, a menetszámnak, a tekercselőhuzal keresztmetszetének és felépítésének meghatározása, a fojtóban keletkező veszteségek számítása és a keletkező hőlépcső becslése.

• Félvezetők működése és veszteségeik meghatározása. Dióda és snubber áramkörei, BJT, FET, IGBT és hibrid félvezetők tulajdonságai kapcsolóüzemű alkalmazásokban.
• Lineáris üzemű tápegységek (Zener diódás stabilizátor, soros áteresztő tranzisztoros stabilizátor, LDO) üzemviszonyai, áramkorlátozási megoldásai, minőségi paraméterek számítása.
• Galvanikusan csatolt konverterek (Buck, Boost, Buck-Boost) szaggatott vezetési üzeme, a kimeneti feszültség alakulása.
• Kapacitások típusai, felépítésük és alkalmazási területeik a tápegységekben
• Akkumulátorok típusai, felépítésük és alkalmazási területeik, akkumulátor és cellakiegyenlítő rendszerek.
• Készülékek túláram és túlfeszültség elleni védelme
• Tápegységek előtöltési megoldásai. AC és DC oldali előtöltés, vezérelt egyenirányítók és kapcsolóüzemű áramgenerátorok.