Elektronika Előadás. Analóg és kapcsoló-üzemű tápegységek

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Elektronika Előadás. Analóg és kapcsoló-üzemű tápegységek"

Lídia Fekete
7 évvel ezelőtt
Látták:

1 Elektronika 2 7. Előadás Analóg és kapcsoló-üzemű tápegységek Irodalom - Megyeri János: Analóg elektronika, Tankönyvkiadó, B. Carter, T.R. Brown: Handbook of Operational Amplifier Applications, TI, Ron Mancini (szerk): Op Amps for Everyone, Texas Instruments, Introduction to Power Supplies, National Semiconductor, Borbély Gábor: Elektronika II, 2006

2 Vezérelt tápegységek A I áramerősítés A U feszültségerősítés A r [W] transzfer impedancia A g [S] transzfer admittancia Impedancia Bemenet Kimenet Vezérelt forrás típusa Erősítő típusa Be Ki I I áramvezérelt áramforrás áramerősítő 0 I U áramvezérelt feszültségforrás transzimpedancia-erősítő 0 0 U I feszültségvezérelt áramforrás transzadmitancia-erősítő U U feszültségvezérelt feszültségforrás feszültségerősítő 0

3 Feszültségvezérelt feszültséggenerátor Az invertáló, valamint a nem invertáló műveleti erősítő alapkapcsolás tulajdonképpen feszültségvezérelt feszültséggenerátor:

4 Feszültségvezérelt áramgenerátor transzadmitancia erősítő Korlátok: a kimeneti áram nem haladhatja meg a ME túláramvédelme által meghatározott ma-t; a kimeneti feszültség nem haladhatja meg a ME kivezérelhetőségi korlátait.

5 Nagyáramú feszültségvezérelt áramgenerátor

6 Feszültségvezérelt áramgenerátor földelt terheléssel

7 Áramvezérelt feszültséggenerátor transzimpedancia erősítő

8 Áramvezérelt áramgenerátor Nagyáramú változat, térvezérelt tranzisztorral: Gerjedés léphet fel, ha alacsony a vezérlő áramforrás belső ellenállása.

9 Analóg (lineáris szabályozású) tápegységek

10 Feszültségstabilizátorok Soros áteresztő szabályozós aktív feszültség-stabilizátor emitterkövető kapcsolással Aktív feszültség-stabilizátor műveleti erősítővel. A feszültségosztóval a kimenő feszültség U Z és U in közötti bármely értékre beállítható.

11 Kapcsolóüzemű tápegységek (DC-DC konverterek) Terhelés-szabályozás Kapcsolási frekvencia: 50 khz 1 MHz Kimenőfeszültség-hullámzás Paraméter Lineáris Kapcsolóüzemű Tápfeszültség-szabályozás 0.02% % 0.05% - 0.1% Terhelés-szabályozás 0.02% - 0.1% 0.1% - 1% Kimenőfeszültség hullámzás mv rms mv p_p Tápfeszültség-tűrés Hatékonyság 40% - 55% 60% - 95% Teljesítménysűrűség 80 mw/cm W/cm3 Tranziens feléledés 50 ms 300 ms

12 Impulzusszélesség-moduláció (PWM) Komparációs impulzusmeghatározás: mikor a kívánt feszültségjel a háromszögjelnél nagyobb, a PWM jel értéke 1, egyébként 0.

Impulzusszélesség-moduláció (PWM) Szabályozott impulzus-meghatározás (d PWM): amikor a kimenő feszültségjel a referenciajel tűréssel megnövelt értékét alulról

13 Impulzusszélesség-moduláció (PWM) Szabályozott impulzus-meghatározás (d PWM): amikor a kimenő feszültségjel a referenciajel tűréssel megnövelt értékét alulról eléri, a PWM jel értéke 1-ről 0-ra vált; amikor a kimenő feszültségjel a referenciajel tűréssel csökkentett értékét felülről eléri, a PWM jel értéke 0-ról 1-re vált.

14 Impulzusszélesség-moduláció (PWM) Integráló szabályozós impulzus-meghatározás (s-d PWM): a referenciajelből kivonva a kimenőjelt megkapjuk a hibajel-időfüggvényt; a hibajel idő szerinti integrálját hasonlítjuk a tűrés-határokhoz, hogy meghatározzuk a billenési időpontokat.

15 Kapcsolóüzemű tápegységek Feszültségcsökkentő szabályozó: D: Schottky-dióda, a gyors kapcsolás érdekében. Feszültségnövelő szabályozó: Invertáló szabályozó:

16 Flyback (visszacsapó) konverter Megvalósítja a felhasználó oldali alacsony feszültségű rész galvanikus elszigetelését a magasabb feszültségű forrástól. A nagyfrekvenciás kapcsolás fontos előnye, hogy a transzformátor mérete lényegesen kisebb, mint a hasonló teljesítményű, 50 Hz-es transzformátoré (bár ebben a megoldásban a transzformátorban csak egy irányban folyik áram kétirányú mágnesezésnél a vasmag mérete tovább csökkenthető). Korlátok (150 W-ig használják): a kimenő feszültség jelentős hullámzása; záráskor a kapcsolótranzisztorra a bemenőfeszültség kétszerese esik. Balun: balanced to unbalanced a földhöz viszonyítva szimmetrikus feszültség átalakítása aszimmetrikussá. Szabályozott flyback AC-DC konverter

17 Forward (előrecsapó) konverter A kondenzátor folyamatosan töltődik (kisebb hullámzás). Bekapcsolt tranzisztorral D1, kikapcsolttal D2 vezet. D3 és N3 a vasmag mágnesezési energiáját visszairányítja a V i tápforrásba W tartományban használják.

18 Ellenütemű (push-pull ) konverter A két tranzisztor egyidejű vezetése rövidre zárja a tápforrást, ezért elkerülendő (ebből származik a holtidő alsó korlátja). A transzformátor vasmagja mindkét irányban mágneseződik (hatékonyabb kihasználás). A kapcsoló-tranzisztorokkal ellenpárhuzamos diódák a vasmag mágnesezési energiáját visszatöltik a tápforrásba. A kimenőfeszültség hullámzásának frekvenciája kétszerese a kapcsolási frekvenciának (ezért könnyebb szűrni).

19 Félhíd-konverter C1 és C2 kettéosztják a tápfeszültséget, így ennek fele jut a transzformátorra minden kapcsoláskor. Szükség van holtidőre, amikor egyik tranzisztor sem vezet, a rövidzár elkerülése miatt. Q1 kapuvezérlése földfüggetlen kell legyen.

20 Egészhíd-konverter A zárófeszültség egyenlően oszlik meg az egyszerre kapcsoló tranzisztorpár tagjain, ezért elég ezeket a tápfeszültség megszakítására méretezni.

Hasonló dokumentumok

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások

Elektronika Előadás. Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások Elektronika 2 2. Előadás Műveleti erősítők táplálása, alkalmazása, alapkapcsolások Irodalom - Megyeri János: Analóg elektronika, Tankönyvkiadó, 1990 - U. Tiecze, Ch. Schenk: Analóg és digitális áramkörök,