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