Elektroniczne Układy i Elektroniczne Układy i Systemy ZasilaniaSystemy Zasilania

Politechnika Śląska w GliwicachPolitechnika Śląska w GliwicachWydział Automatyki, Elektroniki i InformatykiWydział Automatyki, Elektroniki i Informatyki

dr inż. Ryszard Siurekdr inż. Ryszard Siurek

Wykład 3Wykład 3

Porównanie stabilizatora ciągłego i impulsowego Porównanie stabilizatora ciągłego i impulsowego Podstawowy schemat funkcjonalnyPodstawowy schemat funkcjonalny

Stabilizator klasyczny ciągły Stabilizator impulsowy

--++

VrVr

USUS

wzmwzm RoRo

R1R1

R2R2

Uwe

UwyUwy(Uo)(Uo)

IoIoUwyUwy(Uo)(Uo)

RoRo

Uwe

fpfp

fgfg

KuKu

IoIo

Uce

Uo = Uwe – Uce = const. Po = Uo.Io Pstr = Uce.Io

TT

=== = = =

PoPoPwePwe

Uo.IoUwe.Io

Uwe - UceUwe

sprawność:sprawność:

Uce > Ucemin (~2,5V)Uce > Ucemin (~2,5V)0,3 < 0,3 < < 0,5 typowe wartości < 0,5 typowe wartości

fp =fp = 11TT

U1

U1

TT

U1= U= U1śr + + UUisin(2isin(2iffpt)t)i=1i=1

UweU1śrU1śr == UweUwe == UweUwe

TT

– – współczynnikwspółczynnik wypełnieniawypełnienia

odfiltrowaneodfiltrowane

T1T1T1T1

Straty mocy w T1 - dużeStraty mocy w T1 - duże

straty mocy w T1 = 0straty mocy w T1 = 0straty mocy w filtrze (LC) = 0straty mocy w filtrze (LC) = 0

U1śrU1śr

= 1 (100%)= 1 (100%)

T L

D C Ro

IoIL

ICID

IT

Uwe U0

Założenia:Założenia:

1.1. Dioda D i tranzystor T są idealnymi elementami przełączającymiDioda D i tranzystor T są idealnymi elementami przełączającymi

2.2. Rezystancja szeregowa dławika L jest pomijalna (Rezystancja szeregowa dławika L jest pomijalna (rrL = 0= 0))

3.3. Pojemność kondensatora C jest bardzo duża (Pojemność kondensatora C jest bardzo duża (UUc << << UUo))EEL

EECDD

TT EEL

EECDD

TT

Uwe UweI taktI takt II taktII takt

T – przewodzi, D – nie przewodziT – przewodzi, D – nie przewodzi T – nie przewodzi, D – przewodziT – nie przewodzi, D – przewodzi

IoIo

STEROWNIK IMPULSOWY „STSI”STEROWNIK IMPULSOWY „STSI”SSzeregowy zeregowy TTranzystor ranzystor SSzeregowa zeregowa IIndukcyjnośćndukcyjność

U1U0

UC

~~

UC

tt

tt

tt

tt

tt

tt

U1

IT

IL

ID

IC

UC~~

TT

I I takt - schemat zastępczy 0 takt - schemat zastępczy 0 << t < t <

U1 = Uwe

rrL= 0= 0~ ~ ILL IILmin

U0

Ro

II0

0

00 I

UI

L0 r

LT

Obliczamy Obliczamy IIL korzystając z metody superpozycjikorzystając z metody superpozycji

‘‘

,,

)e(1r

UUeI(t)i 00 T

t

L

0weT

t

Lmin'L

IILmin

...)T

t1(1

r

UU.....)

T

t(1I(t)i

0L

0we

0Lmin

'L

<<1<<1

tL

UUI

rLt

r

UUI(t)i 0we

Lmin

L

L

0weLmin

'L

L

U-UΔI 0we'

L zmiana prądu w dławikuzmiana prądu w dławiku

ILmin

ILmin

Analiza podstawowych przebiegów w stabilizatorze STSIAnaliza podstawowych przebiegów w stabilizatorze STSI

'LΔI

ILmax

0

20weC

t

0

CC t2LC

UU(0)Udt(t)i(t)u

~~UC

UC~~ << U<< U00

UUc(0)(0)

tt

tt

tt

tt

tt

tt

U1

IT

IL

ID

IC

UC~~

TT

ILmin

ILmin

'LΔI

ILmax

Τ20

C

-t

CC )-(t2LC

U)(Udt)-(ti(t)u

rrL= 0= 0~ ~ ILL IILmax

U0

Ro

II0

0

00 R

UI

L0 r

LT

~~UC

UC~~ << U<< U00

II II takt - schemat zastępczy takt - schemat zastępczy ttTT

U0

„„

)00 T

-t

L

0T

-t

Lmax''

L e(1r

UeI(t)i

Obliczamy Obliczamy IIL korzystając z metody superpozycjikorzystając z metody superpozycji„„

)-(tL

UI(t)i 0Lmax

''L

analogicznie jak poprzednio:analogicznie jak poprzednio:

)(TL

UΔI 0''

L zmiana prądu w dławikuzmiana prądu w dławiku

w stanie ustalonym: w stanie ustalonym: ''L

'L ΔIΔI

ILmax

ILmin

0ICsr

II0

)(TL

U

L

U-U 00we

UUc(())we0 U

TU

Funkcja przejścia sterownika STSI Funkcja przejścia sterownika STSI

we0UU

Dobór indukcyjności i pojemności, Dobór indukcyjności i pojemności, przykładowe obliczenia dla regulatora impulsowego STSIprzykładowe obliczenia dla regulatora impulsowego STSI

Założenia: Uwe = 10 – 15V, Uo = 5V, Io = 10A, f = 100kHzZałożenia: Uwe = 10 – 15V, Uo = 5V, Io = 10A, f = 100kHz

z reguły przyjmuje się: z reguły przyjmuje się: IILL < 0,1 – 0,2 I < 0,1 – 0,2 I0max0max

zakładamy: zakładamy: IILL < 1A < 1A

z danych wejściowych wynika:z danych wejściowych wynika:

weminU

0U

wemaxU0

U 0,50,33

s5s3,3 s10Τ

)-(TI

UL )-(T

L

UI

L

00L

dla dla minmin

dla dla maxmax

H][ 3,35s])0,33[-s](10[1[A]

5[V]L

H][ 2,5s])0,5[-s](10[1[A]

5[V]L

Przyjmujemy L = 3 Przyjmujemy L = 3 H – 4 H – 4 HH

Załóżmy w przybliżeniu, że składowa zmienna napięcia na kondensatorze wynosi:Załóżmy w przybliżeniu, że składowa zmienna napięcia na kondensatorze wynosi:

2max

0wemax0wemax

2LUU

C2tdt

LUU

C12UΔ C

max

0

F] [ 6252L

UU

UΔ

2C 2max

0wemax

C

Przyjmujemy C = 1000 Przyjmujemy C = 1000 FF

Przyjmijmy:Przyjmijmy:

0,1VUΔ C