Кафедра прикладної радіоелектроніки

[RE-41] Джерела живлення та засоби силової електроніки

Робоча програма навчальної дисципліни (Силабус)

Реквізити навчальної дисципліни

Рівень вищої освіти	Перший (бакалаврський)
Галузь знань	-
Спеціальність
Освітня програма	Всі ОП
Статус дисципліни	Вибіркова (Ф-каталог)
Форма здобуття вищої освіти	Очна
Рік підготовки, семестр	Доступно для вибору починаючи з 3-го курсу, осінній семестр
Обсяг дисципліни	4 кред. (Лекц. год, Практ. год, Лаб. год, СРС. год )
Семестровий контроль/контрольні заходи	Залік
Розклад занять	https://rozklad.kpi.ua
Мова викладання	Українська
Інформація про керівника курсу / викладачів
Розміщення курсу

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Джерело живлення (ДЖ) - невід'ємна складова кожного радіоелектронного апарату. Використовуються для живлення не тільки РЕА, але і для силових агрегатів в системах автоматизованого керування. Сукупність схемотехніних рішень ДЖ охоплює як найпростіші варіанти (параметриний стабілізатор), так і сучасні з використанням інверторів, що дозволяють формувати сигнали заданої форми і частоти в широкому діапахзоні потужностей.

Результати навчання. Ознайомлення з особливостями схемотехних рішень сучасних ДЖ. Оцінка впливу схемотехних рішень та значень параметрів компонентів на вихідні парамети ДЖ. Аналіз процесів перетворення сигналу в складових (випрямляч, згладжувальний фільтр, стабілізатор) ДЖ. Способи регулювання напруги та струму навантаження. Засоби захисту ДЖ від перенавантажень та ВЧ-завад.

Уміння вибрати оптимальне схемотехнічне рішення та типи радіокомпонентів, враховуючи їх граничні режими (напруга, струм, потужність) роботи. Реалізувати в широкому діапазоні потужностей ДЖ високої надійності і низької собівартості, враховуючи особливості конструктоської реалізації компонентів силової електроніки. А також, уміння виявляти слабкі місця та діагностувати можливий дефект в найбільш навантаженому функціональному вузлі радіоелектронного апарату.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

Закони Ома та Кірхгофа, основи радіоелектроніки.

3. Зміст навчальної дисципліни

Розділ 1. Лінійні джерела живлення

Тема 1.1. Вступ.

Основні відомості про джерела живлення. Поняття первинних i вторинних джерел живлення.. Структурні схеми і принципи побудови джерел живлення. Вхідні та вихідні параметри джерел живлення

Тема 1.2. . Випрямлячі.

Напівперіодна та двопівперіодна схеми однофазного живлення. Випрямлячі з розчепленням напруги .. Трифазні випрямлячі. Вибір вентиля. Габаритна потужність трансформатора. ККД лінійних джерел напруги. Випрямлячі з множенням напруги. Схема Латура. Основнi спiввiдношення. Керування потужності випрямленої напруги.

Тема 1.3. Фільтруючі пристрої.

Зменшення пульсацій за допомогою пасивних Г-подiбних та П-подiбних фiльтрiв. Активні фільтри. Послідовний та паралельний активні фільтри. Побудова. Параметри активних фільтрів.

Тема 1.4. Лінійні стабілізатори напруги та струму. Схеми та параметри. Параметричні стабілізатори. Джерела опорної напруги. Транзисторні компенсаційні стабілізатори. Схеми, принципи роботи. Стабілізуючі властивості. Три–входові та чотири–входові промислові стабілізатори

Розділ 2. Імпульсні джерела живлення

Тема 2.1. Імпульсні стабілізатори.

Понижуючий та підвищуючий перетворювач напруги. Призначення та принципи дії. Розрахунок дроселів для накопичення енергії. Широтно-імпульсні та частотно-імпульсні модулятори. Релейні стабілізатори. Методи зменшення втрат в ключовому транзисторі. Недоліки ключових стабілізаторів. Транзисторні перетворювачі напруги. Схемні рішення Принцип дії.

Тема 2..2. Імпульсні джерела живлення.

Класифікація. Основи побудови джерел живлення з широтно-імпульсною модуляцією. Драйвери сучасних імпульсних блоків живлення. Схеми формування управляючого сигналу з широтно-імпульсною модуляцією

Тема 2.3. Зворотно–ходові імпульсні джерела живлення.

Методи підвищення ККД . Розрахунок трансформаторів. Вибір магнітних матеріалів. Вхідні фільтри імпульсних джерел живлення для зменшення зовнішніх синфазних та несинфазних завад.

Тема 2.4. Сонячні джерела живлення.

Вольт–амперні характеристики сонячних елементів. Перетворювачі постійного струму в змінний. Інвертори. Принцип роботи. Основні параметри. Ключові елементи інверторів. ККД

Тема 2.5. Програмовані джерела живлення та джерела живлення спеціального призначення.

Елементи захисту джерел живлення від коротких замикань на виході та нестабільних вхідних напруг.

Тема 2.6. Пристрої живлення переносної апаратури. Гальванічні елементи та батареї. Характеристики сучасних гальванічних елементів цинкових, з окису цинку та інших. Гальванічні елементи з поліпшеними параметрами.

4. Навчальні матеріали та ресурси

Рекомендована базова

1. Браун М., Источники питания. Расчет и конструирование.: Пер. с англ.—К.; "МК-Прес", 2007.–288с., ил. ISBN 966–8806–1–8 (рус)

2. Зіньковський Ю.Ф., Коваль А.В. Комп’ютерне схемотехнічне моделювання елементів радіоелектроніки, підручник, Т2, – К. НТУ, 2013 – 376 с.

3. Варламов В.Р. , Современные источники питания. Справочник. 2-е изд., исправл. и дополн.–М.: ДМК Пресс, 2001.-224 с.:ил.

4. Бас А.А. и др. Источники вторичного электропитания с бестрансформаторным входом. - М.: Радио и связь,1987.-160 с.

5. Проектирование стабилизированных источников электропитания

радиоэлектронной аппаратуры./ Л.А.Краус, Г.В.Гейман, М.М.Лапиров-Скобло,

В.И.Тихонов.-М.: Энергия, 1980.-288 с.

6. Векслер Г.С. Электропитание спецаппаратуры. Учебник для вузов. .-

2-е изд. -Киев, Вища школа. Головное изд. 1979.- 368 с.

7. Китаев В.Е., Бокуняев А.А., Колканов М.Ф. Электропитание устройств связи. Под ред. Китаева В.Е. Учебник для вузов. –М.: ,Связь, 1975.-

328 с.

Допоміжна

1. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника, Москва: Техносфера, 2005. 632 с.

.2. Шихин А.Я. Электротехника, М., Высшая школа, 2001

.3.Завадский В.А., Компьютерная электроника, ТОО ВЕК, Киев 1996.

4. Осадчий Ю.Ф. и др. Аналоговая и цифровая электроника, Горячая линия- Телеком, М. 1999.

5. Волович Г. И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых электронных устройств / Г. И. Волович — М. : Издательский дом «Додэка-ХХI», 2005. — 528 с.

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Лекційні заняття

№

з/п

Назва теми лекції та перелік основних питань

(перелік дидактичних засобів, посилань на літературу та завдання на СРС)

Тема "Вступ"

Основні відомості про джерела живлення електронної апаратури і їх роль в функціонуванні радіоелектронної апаратури.
Поняття первинних i вторинних джерел живлення.
Структурні схеми лінійних джерел живлення.
Принципи побудови джерел живлення.
Характеристики, вхідні та вихідні параметри джерел живлення.

Література

Варламов В.Р. , Современные источники питания.

Тема "Нестабілізовані джерела живлення. Випрямлячі"

Схеми випрямлячів. Півперіодна та двопівперіодна схеми однофазного живлення при роботi на активне, та комплексне (ємнісне та індуктивне) навантаження.
Основнi спiввiдношення для однотактних i двотактних випрямлячів. Випрямлячі з розчепленням напруги живлення.
Трифазні випрямлячі, як елементи силової електроніки.
Визначення рівня пульсацій, коефiцiєнта пульсацій, середнього значення випрямленої напруги,
Вибір вентиля з врахуванням максимальної зворотної напруги і максимального діючого та середнього значення струму вентиля.
Розрахунок діючого значення напруг та струмів в обмотках трансформатора.
Габаритна потужність трансформатора. ККД лінійних джерел напруги.

Література

Варламов В.Р. , Современные источники питания.

Завдання на СРС

повторити матеріал попередньої лекції

Тема "Нестабілізовані джерела живлення. Випрямлячі"

Симетричні та несиметричні випрямлячі з множенням напруги.
Схема Латура. Умови симетрії плечей схеми.
Особливості розрахунку параметрів схеми. Основнi спiввiдношення.
Керування потужності випрямленої напруги.

Література

Браун М., Источники питания. Расчет и конструирование.

Завдання на СРС

повторити матеріал попередньої лекції

Тема "Нестабілізовані джерела живлення. Фільтруючі пристрої"

.Особливості застосування. Зменшення пульсацiй випрямленої напруги за допомогою пасивних Г-подiбних та П-подiбних фiльтрiв на L, C елементах.
Резонансні фiльтри.
Активні фільтри. Послідовний та паралельний активні фільтри. Принцип дії. Параметри активних фільтрів. Методи підвищення фільтруючих властивостей.

Література

Завдання на СРС

повторити матеріал попередньої лекції

Лінійні стабілізатори напруги та струму. Основні поняття. Схеми та параметри. Параметричні стабілізатори. Транзисторні компенсаційні стабілізатори. Джерела опорної напруги. Схеми, принципи роботи. Методи підвищення стабілізуючих властивостей. Три–входові та чотири–входові промислові стабілізатори.