INOVACE ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ NA STŘEDNÍCH ŠKOLÁCH ZAMĚŘENÉ NA VYUŽÍVÁNÍ ENERGETICKÝCH ZDROJŮ PRO 21. STOLETÍ
A NA JEJICH DOPAD NA ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ
CZ.1.07/1.1.00/08.0010
Ing. EVA HAVLÁTOVÁ
SPÍNANÝ ZDROJ
TENTO DOKUMENT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY
Spínaný zdroj
• SMPS = switching mode power supply• Stejnosměrný – stabilizovaný zdroj
(měnič), který mění velikost napětí s velkou účinností
• Výkonový – používá se v aplikacích s velkým zatěžovacím proudem a relativně malým výstupním napětím
SPÍNANÝ ZDROJ
• Ing. Eva Havlátová• Výukový materiál k projektu Inovace odborného
vzdělávání na sš zaměřené na využívání energetických zdrojů
Blokové schéma spínaného zdroje
Regulační prvek
• Spínací tranzistor – pracuje nespojitě –impulsně– zcela sepnutý - maximální proud, minimální
úbytek napětí– zcela rozepnutý – nulový proud, maximální
napětí• Nevzniká ztrátový výkon - účinnost
cca 80% - 90%
Pulsně šířková modulace
• Regulace – změna velikosti Uo nebo stabilizace při změně Ui pomocí poměru zapnuto-vypnuto na spínací součástce
• Kmitočet spínání musí být dostatečně vysoký (20kHz – 200kHz) a na výstupu filtr který z pulsního napětí udělá stejnosměrné (LC)
PŠM (PWM)
Cívka
• Cívka nebo transformátor – slouží ve spínaném zdroji jako akumulátor energie -dodává proud do zátěže i v době, kdy je spínač rozepnutý
• Viz Přechodové jevy na cívce
• Sepnuto – cívka je zátěž• Rozepnuto – cívka je zdroj
Cívka
• I =U.t /L
Cykly činnosti spínaného zdroje
• Sepnutý spínač
• Rozepnutý spínač
Zapojení spínaného zdroje
• Jednočinné - obsahují 1 spínací prvek a cívka se magnetuje pouze v jedné polaritě– Blokující měnič– Propustný měnič
• Dvojčinné – obsahují minimálně 2 spínací prvky, magnetizace v obou polaritách – Propustný měnič
Jednočinný propustný měnič s L4960
• Řídicí obvod spínaného zdroje
Jednočinný blokující měnič
Dvojčinný propustný měnič
Shrnutí
• + velká účinnost• + malé rozměry a hmotnost• - složitější zapojení• - vysokofrekvenční rušení• - větší zvlnění
• v porovnání se spojitým zdrojem
Řízené usměrňovače
• používají se pro zátěže na síťové napětí –žárovka, motor
• Kmitočet a amplituda zůstává stejná, tvar napětí se mění podle požadovaného výkonu
• Využívají se vícevrstvé polovodičové součástky – triak, tyristor
Triak, tyristor
• Spínají se proudem do řídící elektrody G –iGT
• Rozepínají se průchodem nulou – přídržný proud IH
• V rozepnutém stavu nevede – blokovací napětí UDRM
• V sepnutém stavu má malý úbytek napětí (asi 0,7V)
• Řízení tyristoru je prováděno pomocí řídících impulzů, které přivádíme do obvodu řídící elektrody s přesně nastaveným úhlem otevření.
• Zapínací impulzy musí mít vhodný tvar, to znamená dostatečnou amplitudu a šířku.
• Impulzy mají nastavitelný úhel otevření vztažený k průchodu napájecího napětí nulou.
Časové průběhy
Vlastnosti
• Velká účinnost• Velký výkon na zátěži – tramvaje,
trolejbusy, vlaky – tyristory v můstkovém zapojení (do 1MW)
• Menší výkony – triak –řízení výkonu žárovky, motoru procesorem
• Velké rušení na akustických kmitočtech
Spínání triaku procesorem
Spínání triaku procesorem
Obvod MAA 436
Závislost výstupního napětí na úhlu spouštění