Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Zasilanie urządzeń elektronicznych
Koordynator przedmiotu:
Mirosław MIKOŁAJEWSKI
Status przedmiotu:
Fakultatywny ograniczonego wyboru
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Elektronika
Grupa przedmiotów:
Przedmioty techniczne
Kod przedmiotu:
ZUE
Semestr nominalny:
5 / rok ak. 2019/2020
Liczba punktów ECTS:
4
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
115
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia0h
  • Laboratorium15h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
1. ELIU (Elementy i układy elektroniczne) - obowiązkowy
Limit liczby studentów:
30
Cel przedmiotu:
Zapoznanie z podstawowymi parametrami, zasadami budowy i działania oraz projektowniem nowoczesnych zasilaczy prądu stałego o pracy ciągłej i impulsowej. Przedstawienie problemów układowych i realizacyjnych układów i systemów zasilania z uwzględnieniem zagadnienia zakłóceń i kompatybilności elektromagnetycznej. Omówienie przykładowych realizacji współczesnych zasilaczy urządzeń i systemów elektronicznych. Przedstawienie typowych struktur systemów zasilania. Zapoznanie z bardzo szerokim obszarem zastosowań nowoczesnych elektronicznych układów przetwarzających energię.
Treści kształcenia:
Treść wykładu: Rodzaje i charakterystyka źródeł energii w układach zasilaczy (sieć energetyczna, źródła chemiczne, ogniwa słoneczne Zasilacze prądu stałego o pracy ciągłej (z obniżonym spadkiem napięcia LDO) i impulsowej - ogólna zasada działania, zakresy zastosowań, poziom mocy wyjściowej, podstawowe właściwości i parametry. Rodzaje współczesnych zasilaczy impulsowych, zasada działania i metody projektowania (zasilacze PWM, rezonansowe, quasirezonansowe) Półprzewodnikowe elementy kluczujące (tranzystory MOSFET oraz IGBT). Sterowanie tranzystorami mocy, straty komutacyjne w kluczowanych tranzystorach mocy, sposoby ich zredukowania. Zintegrowane zasilacze impulsowe (układy "Coolset" f-my Infineon, "TopSwitch" f-my Power Integrations oraz "Viper" f-my STMicroelectronics. Scalone sterowniki zasilaczy impulsowych- noty aplikacyjne Elementy bierne w zasilaczach impulsowych (cewki i kondensatory mocy, transformatory impulsowe mocy). Metodyka projektowania cewek i transformatorów mocy z rdzeniami ferrytowymi (zasady wyboru typu kształtki rdzenia, rodzaju materiału ferrytowego). Wykorzystanie firmowego oprogramowanie wspomagającego projektowanie elementów indukcyjnych. Zakłócenia w układach zasilania oraz sposoby ich eliminacji (obowiązujące normy i wymagania określające dopuszczalny poziom emitowanych zakłóceń). Filtry w układach zasilania (bierne filtry wejściowe i wyjściowe, filtry aktywne, korektory współczynnika mocy-Power Factor Corrector) Urządzenia zasilania prądem zmiennym w urządzeniach UPS- zasada działania i parametry elektryczne (urządzenia typu on-line, off-line, line-interactive). Systemy nadzoru (watchdog) i zarządzania zasilaniem (power management) Przegląd struktur, parametrów oraz właściwości systemów zasilania: internetu, sieci LAN (sieci małe, średnie i duże), sieci rozległych, sieci telekomunikacji POTS-(siłownie telekomunikacyjne), sieci bezprzewodowych (tel. komórkowa, systemy radiodostępowe), sieci światłowodowych, sieci telewizji kablowej. Zastosowania przemysłowe zasilaczy impulsowych: urządzenia spawalnicze, układy ładowania akumulatorów, urządzenia do nagrzewania indukcyjnego prądem w.cz., układy zasilania prądem w.cz. do lamp fluoroscencyjnych (balasty elektroniczne). Zakres laboratorium: Ćwiczenie 1: Badanie zasilaczy PWM: pomiary sprawności energetycznej, współczynników stabilizacji napięcia wyjściowego, zakresu regulacji zasilacza PWM Ćwiczenie 2: Badanie układu zasilacza UPS: zapoznanie się z zasadą pracy oraz pomiary parametrów elektrycznych zasilacza UPS. Ćwiczenie 3: Badanie balastu elektronicznego do lampy fluoroscencyjnej: pomiary przebiegów prądów i napięć, określenie cyklu pracy układu, pomiary układu regulacji siły świecenia świetlówki. Ćwiczenie 4: Badanie elementów biernych dużej mocy: pomiary impedancji oraz identyfikcja schematu zastępczego cewek i transformatorów mocy na rdzeniach ferrytowych oraz kondensatorów mocy
Metody oceny:
Dwa kolokwia z notatkami (po 30 punktów) + cztery ćwiczenia laboratoryjne oceniane na podstawie sprawozdania dostarczonego przez zespół (po 10 punktów za ćwiczenie). Max. liczba punktów - 100p. Zaliczenie od 51p. Skala ocen: poniżej 50p - ocena 2, 51p - ocena 3, 61p - ocena3.5, 71p - ocena 4, 81p - ocena 4.5, 91p i więcej - ocena
Egzamin:
nie
Literatura:
1. M. K. Kazimierczuk; "Pulse-width modulated dc-dc power converters", Wiley 2008. 2. M. K. Kazimierczuk; "High-frequency magnetic components", Wiley 2009. 3. Ch. P. Basso; "Switch-mode power supplies. Spice Simulations and Practical Designs", McGraw-Hill, 2008. 4. M. Brown, "Power Supply cookbook", EDN series for design engineers, Newnes 2001. 5. J. Baranowski, G. Czajkowski,"Układy elektroniczne cz. II. Układy analogowe nieliniowe i impulsowe", WNT Warszawa 1993 6. O. Ferenczi: "Zasilanie układów elektronicznych. Zasilacze impulsowe", WNT Warszawa 1989. 7. M. Kazimierczuk, D. Czarkowski: "Resonant Power Converters", J. Wiley & Sons, Ltd. New York, 1995 8. A. Napieralski, M. Napieralska: "Polowe półprzewodnikowe przyrządy dużej mocy", WNT Warszawa 1995.
Witryna www przedmiotu:
nie ma
Uwagi:

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W_02
zna zasady działania, właściwości, podstawowe parametry elektryczne różnych rozwiązań zasilaczy o pracy impulsowej oraz ciągłej
Weryfikacja: kolokwium, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W07, K_W08, K_W09, K_W10, K_W11, K_W12, K_W01, K_W05
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W_03
zna zagadnienie komutacyjnych strat mocy w elementach półprzewodnikowych
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W_04
zna zasady doboru elementów półprzewodnikowych i biernych do zastosowań w układach zasilaczy
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W07, K_W08, K_W11, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W_05
zna źródła, drogi propagacji, sposoby ograniczania i metody pomiaru zakłóceń w zasilaczach impulsowych
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W06, K_W07, K_W08, K_W11, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W_06
zna zasadę działania zasilaczy impulsowych stosowanych w technice oświetleniowej (lampy LED i fluorescencyjne), w urządzeniach UPS oraz wybranych urządzeniach przemysłowych np. spawarka inwerterowa
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W01, K_W05, K_W07, K_W08, K_W09, K_W10, K_W11, K_W12, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W_07
zna struktury i właściwości systemów zasilania np. PoE (Power over Ethernet), CATV, POTS, sieci LAN.
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W13, K_W09, K_W11, K_W12
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka W01
zna podstawowe rodzaje i właściwości źródeł energii elektrycznej wykorzystywanych w zasilaczach
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_W11, K_W12, K_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U_01
potrafi określić na podstawie charakterystyki źródła zasilania i parametrów elektrycznych odbiorników energii oraz innych specyfikacji, funkcjonalne i możliwie optymalne rozwiązanie układu zasilania
Weryfikacja: kolokwium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U13, K_U15, K_U16, K_U17, K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U_02
potrafi na podstawie specyfikacji, not aplikacyjnych i katalogowych zaprojektować główne podzespoły wybranych rozwiązań zasilaczy impulsowych wraz z elementami indukcyjnymi jak dławik i transformator oraz określić wymagania dla systemu chłodzenia
Weryfikacja: kolokwium, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U04, K_U05, K_U16, K_U17, K_U18, K_U19, K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U_03
potrafi zaprojektować stabilny układ automatyki zasilacza impulsowego wraz z elementami zabezpieczeń
Weryfikacja: kolokwium, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U01, K_U02, K_U03, K_U11, K_U12, K_U13, K_U15, K_U16, K_U18, K_U21
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka U_04
potrafi stosować odpowiednie narzędzia CAD wspomagające projektowanie zasilaczy impulsowych
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_U13, K_U15, K_U16, K_U18, K_U21, K_U01, K_U02, K_U03, K_U11, K_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe:

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K_01
rozumie potrzebę zachowania kompatybilności elektromagnetycznej zasilaczy impulsowych i jej znaczenie dla niezawodnej pracy urządzeń oraz bezpieczeństwa ludzi
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka K_02
rozumie znaczenie jakie dla postępu technologicznego i środowiska ma konieczność doskonalenia układów zasilania jako istotnych podzespołów urządzeń elektronicznych w celu zwiększenia ich niezawodności, stopnia miniaturyzacji oraz sprawności przetwarzania energii
Weryfikacja: laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K02
Powiązane charakterystyki obszarowe:
Charakterystyka K_03
potrafi pracować indywidualnie i w zespole
Weryfikacja: kolokwium, laboratorium
Powiązane charakterystyki kierunkowe: K_K03, K_K04
Powiązane charakterystyki obszarowe: