Казанский государственный энергетический университет
 Скачать 445 Kb.
|
У Т В Е Р Ж Д А Ю Зав. кафедрой ПЭС____________ А.В. Голенищев-Кутузов“_____” ________________ 20____ г. ИНДИВИДУАЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ на учебную практику (по получению первичных профессиональных умений и навыков) Направление подготовки 11.03.04 Электроника и наноэлектроника Направленность (профиль) программы Промышленная электроника Выпускающая кафедра «Промышленная электроника и светотехника» (ПЭС) Место прохождения практики КГЭУ, кафедра ПЭС лаборатория НИЛ «Диагностика перспективных диэлектрических полупроводниковых материалов» Обучающийся Бондаренко Михаил Александрович, 3 курс, ПЭ-1-19 Период прохождения практики 01.09.2021 – 29.12.2021 Руководитель практики от Университета: ст. преп. кафедры ПЭС Хуснутдинова А.Т. Индивидуальное задание на практику: «Разновидность схем импульсных стабилизаторов напряжения с анализом их преимуществ и недостатков» График (план) проведения практики с перечнем и описанием работ:
Руководитель практики от Университета _______________________ Хуснутдинова А.Т. Согласовано: Руководитель практики от профильной организации________________ Голенищев-Кутузов А.В. С индивидуальным заданием ознакомлен ______________________ Бондаренко М.А
ДНЕВНИК учебной ПРАКТИКИ (по получению первичных профессиональных умений и навыков) Фамилия И.О. Бондаренко Михаил Александрович Институт ИЭЭ курс 3 группа ПЭ-1-19 Период практики с 01.09.2021 по 29.12.2021 Способ проведения практики стационарная выездная/стационарная Профильная организация КГЭУ наименование профильной организации Подразделение кафедра ПЭС Рабочее место лаборатория НИЛ «Диагностика перспективных диэлектрических полупроводниковых материалов» наименование и расположение места прохождения практики Сведения об учебной практике (по получению первичных профессиональных умений и навыков): 1. Приказ по КГЭУ от 20.08.2021 № 889 дс 2. С программой производственной практики ознакомлен (подпись обучающегося) 3. Прибыл в профильную организацию «01» сентября 2021г. 4.Руководителем практики от профильной организации назначен(а) зав. лаб. НИЛ Голенищев-Кутузов А.В. 5. Вводный инструктаж по технике безопасности прошел(ла) «01» сентября 2021 г. (подпись обучающегося) 6. Руководителем практики на рабочем месте назначен(а): зав. лаб. НИЛ Голенищев-Кутузов А.В. 7. Инструктаж по технике безопасности на рабочем месте прошел(ла) «01» сентября 2021 г. (подпись обучающегося) 8. Индивидуальное задание: «Разновидность схем импульсных стабилизаторов напряжения с анализом их преимуществ и недостатков» для выполнения задания необходимо выполнить ряд работ: 1) получить инструктаж, ознакомиться с заданием и требованиям к оформлению документов по практике; 2) сформировать команду проекта, распределить роли; 3) спроектировать задачи стабилизаторов напряжения; 4) изучить литературу по схемам импульсных стабилизаторов, провести сравнительный анализ схем импульсных стабилизаторов ; 5) провести экспериментальное исследование преимуществ и недостатков схем импульсных стабилизаторов напряжения; 6) осуществить компьютерную обработку и анализ полученных экспериментальных данных, оценить погрешности измерений; 7) оформить документацию по выполненному проекту; подготовить отчетную документацию и презентацию отчета к защите. Работы, выполненные обучающимся во время прохождения практики
Подпись руководителя практики от профильной организации ___________Голенищев-Кутузов А.В._________ (подпись) (Ф.И.О. руководителя практики) Краткие сведения о выполнении индивидуального задания: индивидуальное задание выполнено в полном объеме Результаты обучения по учебной практике, обеспечивающие достижение планируемых результатов освоения ОП. В ходе прохождения практики обучающийся продемонстрировал способности: УК-3.1 формулировать основные понятия и методы конфликтологии, технологии межличностной и групповой коммуникации в деловом взаимодействии; УК-3.2 использовать основные методы и нормы социального взаимодействия для реализации своей роли и взаимодействия внутри команды; УК-3.3 применять простейшие методы и приемы социального взаимодействия и работы в команде; УК-6.1 применять основные методы самоконтроля, саморазвития и самообразования на протяжении всей жизни; УК-6.2 использовать методы саморегуляции, саморазвития и самообучения; УК-6.3 демонстрировать владение технологиями приобретения, использования и обновления социокультурных и профессиональных знаний, умений и навыков; ОПК-2.1 использовать основные методы и средства проведения экспериментальных исследований, системы стандартизации и сертификации; ОПК-2.2 применять умение находить и критически анализировать информацию, необходимую для решения поставленной задачи; ОПК-2.3 демонстрировать владение способами обработки и представления полученных данных и оценки погрешности результатов измерений; ОПК-3.1 использовать современные информационные технологии и программное обеспечение при решении задач профессиональной деятельности; ОПК-3.2 применять умение решать задачи обработки данных с помощью современных средств автоматизации; ОПК-3.3 соблюдать требования информационной безопасности при использовании современных информационных технологий и программного обеспечения; ОПК-4.1 знает и понимает принципы работы современных информационных технологий; ОПК-4.2 разрабатывает проектную и конструкторскую документацию в соответствии с нормативными требованиями с использованием современных информационных технологий Выводы, замечания и предложения по прохождению учебной практики: Программа практики выполнена в полном объеме. Рекомендуется продолжить дальнейшее обучение по программе бакалавриата. Оценка по практике от профильной организации _______________________ Руководитель практики от профильной организации _______________Голенищев-Кутузов А.В. (Ф.И.О, подпись) М.П. Руководитель практики от КГЭУ ______________Хуснутдинова А.Т.________ (Ф.И.О, подпись) ОТЗЫВ на Бондаренко Михаила Александровича (Ф.И.О. обучающего(ей)ся) проходившего(ую) учебную практику (по получению первичных профессиональных умений и навыков) в период с 01.09.2021 по 29.12.2021 в Казанском государственном энергетическом университете (название профильной организации) За время прохождения практики Бондаренко Михаил Александрович изучил вопросы связанные с анализом преимуществ и недостатков схем импульсных стабилизаторов напряжения. При прохождении практики Бондаренко М.А проявил себя как исполнительный и ответственный студент, вовремя и в срок выполнял задания. Работу по индивидуальному заданию выполнил в полном объеме, в соответствии с программой практики. Практика может быть оценена на отлично (оценка прописью) Руководитель практики от профильной организации __________Голенищев-Кутузов А.В., зав. лаб НИЛ (Ф.И.О, подпись, занимаемая должность)
Институт ЭЭ Кафедра ПЭС О Т Ч Е Т по учебной практике (по получению первичных профессиональных умений и навыков) Бондаренко Михаила Александровича, обучающегося в группе ПЭ-1-19 по образовательной программе Промышленная электроника направления подготовки 11.03.04 Электроника и наноэлектроника ОТЧЕТ ПРОВЕРИЛ Руководитель практики ст. преп. Хуснутдинова А.Т. «_____» _________________ 2021 г. ОЦЕНКА при защите отчета: _______________________________ Председатель комиссии ____________/_____________/ Члены комиссии ____________/_____________/ ____________/_____________/ «_____» _________________ 2021 г. Казань, 2021 г. СОДЕРЖАНИЕ Введение…………………………………………………………………………..….3 1. Принцип работы импульсных стабилизаторов напряжения………….…….….4 1.1 Разновидности схем импульсных стабилизаторов напряжения………......5 1.2 Преимущества и недостатки схем импульсных стабилизаторов напряжения……………………………………………………...…………………9 2. Универсальный преобразователь напряжения SEPIC…………………..…….11 Заключение………………………………………………………………………….14 Список использованных источников…………………………..………………….15 ВВЕДЕНИЕ Довольно часто возникают ситуации, когда характеристики электрического тока в сети не позволяют нормально эксплуатировать различные приборы и оборудование. Кроме того, питание электронных схем разными величинами напряжения вынуждает выполнять не только превращение переменного электричества в постоянное, но и повышение или понижение разности потенциалов до нужных параметров. Для решения этой проблемы используется импульсный стабилизатор. Импульсные стабилизаторы позволяют теоретически достигнуть коэффициента полезного действия 100%. Это позволяет создавать достаточно мощные стабилизаторы с небольшими габаритами и очень малыми потерями. В реальных устройствах достигается КПД, равный 85 ... 95%. Основной функцией импульсного стабилизатора является контроль над состоянием тока через нагрузку. В случае снижения тока в нагрузке подкачивается дополнительная мощность, а при повышении тока – мощность понижается. В схеме имеется элемент, который выполняет регулировку выходных параметров за счёт своего запирания-отпирания. Но что делать, если в вашем устройстве надо и повышать, и понижать напряжение, в зависимости от требуемых значений входного и выходного напряжения? Можно использовать преобразователь из двух каскадов: понижающего и повышающего. Одна из топологий, которая обеспечивает нужное нам соотношение между выходным и входным напряжениями, — это SEPIC. Импульсные стабилизаторы могут использоваться как драйверы для светодиодов и led-ламп. Кроме того, их применяют в различных устройствах, таких как: блоки питания ЖК телеприёмников; оборудование навигации; источники питания для компьютеров и устройств цифровых систем. Импульсные стабилизаторы используют для зарядных устройств и преобразования переменного тока в постоянное электричество. 1 ПРИНЦИП РАБОТЫ ИМПУЛЬСНЫХ СТАБИЛИЗАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ Импульсный стабилизатор напряжения использует принцип сравнения опорного напряжения с напряжением на выходе. Схема позволяет регулировать длительность открытия ключа. Входное напряжение от источника питания пропускается ключом по сигналу управления заданными частями (импульсами) с учётом того, что средний потенциал был стабильным. В общем виде импульсный стабилизатор включает в себя импульсный преобразователь с устройством регулировки, генератор, выравнивающий фильтр, снижающий импульсы напряжения на выходе, сравнивающее устройство, подающее сигнал разности входного и выходного напряжения. Напряжение на выходе прибора поступает на сравнивающее устройство с базовым напряжением. В результате получают пропорциональный сигнал. Его подают на генератор, предварительно усилив его. При регулировании в генераторе разностный аналоговый сигнал модифицируют в пульсации с постоянной частотой и переменной продолжительностью. При регулировании частотно-импульсном продолжительность импульсов имеет постоянное значение. Она меняет частоту импульсов генератора в зависимости от свойств сигнала. Образованные генератором управляющие импульсы проходят на элементы преобразователя. Транзистор регулировки действует в режиме ключа. Изменяя частоту или интервал импульсов генератора, есть возможность менять нагрузочное напряжение. Преобразователь модифицирует значение напряжения на выходе в зависимости от свойств управляющих импульсов. По теории в приборах с частотной и широтной регулировкой импульсы напряжения на потребителе могут отсутствовать. 1.1 Разновидности схем импульсных стабилизаторов напряжения Импульсные стабилизаторы напряжения допускают использование схем трёх типов: повышающей; понижающей; инверторной. Импульсные стабилизаторы напряжения обладают высоким КПД и малыми габаритами. Они включают в свой состав следующие элементы: ключ – выступает элементом коммутации; источник питания; индуктивный накопитель энергии– дроссель, катушка; диод блокировки; фильтр выходного напряжения – конденсатор большой емкости. Фильтр обычно включается параллельно нагрузке. Сильные помехи, издаваемые импульсным стабилизатором напряжения в моменты коммутации ключа, необходимо подавлять. Для этого требуется применять фильтры и размещать их на входе и выходе. Конструктивные особенности стабилизатора связаны со способом его работы. Различают устройства двух типов: 1) ШИМ (рисунок 1.1); 2) с триггером Шмитта (рисунок 1.2). Модели ШИМ - широтно-импульсная модуляция. Приборы этого типа, в конструктивном плане имеют некоторые отличия. Они состоят из двух основных элементов, а также: генератора, модулятора и усилителя. Их работа имеет прямую зависимость от величины напряжения на входе, а также скважности импульсов. При размыкании ключа происходит переход энергии в нагрузку и в работу включается усилитель. Он сравнивает значения напряжения и определив разницу между ними передает усиление на модулятор.  Рисунок 1.1 - Схема с ШИМ: ключ (1); накопитель энергии (2); модулятор (3); операционный усилитель (4); тактовый генератор (5); источник опорного напряжения (6).  Рисунок 1.2 - Схема с триггером Шмитта: ключ (1); накопитель энергии (2);триггер Шмитта (3 и 4); источник опорного напряжения (6). Приборы с триггером Шмитта. Этот тип импульсных стабилизаторов напряжения отличается минимальным набором элементов. Главная роль в нем отведена триггеру, в состав которого включен компаратор. Задача этого элемента – сравнение значения выходного напряжения с максимально допустимым. Работа прибора заключается в следующем. При превышении максимального напряжения происходит переключение триггера в нулевую позицию с размыканием ключа. Одновременно происходит разрядка дросселя. Но как только напряжение достигает минимального значения, происходит переключение с 0 на 1. Это приводит к замыканию ключа и поступлению тока в интегратор. Хотя такие устройства и отличаются довольно простой схемой применять их можно только на отдельных направлениях. Объясняется это тем, что импульсные стабилизаторы напряжения могут быть понижающими или повышающими. Стабилизатор с понижением напряжения. Обычно уменьшить величину напряжения необходимо чаще, потому такие импульсные стабилизаторы более востребованы. У понижающего стабилизатора напряжения, приведённого на рисунке 1.3, ключ на полевом транзисторе VT1 откроется при подаче на него управляющего напряжения. Ток от плюсовой клеммы будет поступать на нагрузку через сглаживающий дроссель L1. Включенный параллельно в цепь диод VD1 в данный момент не пропускает ток. После размыкания ключа цепь тока следующая: дроссель L1 – нагрузка – общий провод – диод VD1 – дроссель L1. При этом ток, проходящий через дроссель, не прекратится мгновенно, а будет постепенно уменьшаться. У дросселей, имеющих большую индуктивность, он не становится равным нулю до начала следующего открытия ключа. Установка таких элементов нецелесообразна из-за увеличения габаритов и стоимости. Конденсатор C1 в это время будет разряжаться на нагрузку и поддерживать Uвых. Емкость C вместе с индуктивностью L образует фильтр, снижающий размах пульсаций.  Рисунок 1.3 - Схема стабилизатора с понижением напряжения. Стабилизатор с повышением напряжения. В отличие от понижения Uвх, этот тип схем используют для питания цепей нагрузки, которым для работы необходимо напряжение выше, чем у источника. Компоненты схемы те же самые, но включены иначе, это изображено на рисунке 1.4. При открытом транзисторе диод закрыт, и на дросселе линейно нарастает ток. При запирании ключа ток начинает двигаться по цепи: плюсовая клемма – дроссель L1 – диод VD1 – нагрузка – минусовая клемма. Конденсатор C1 в это время будет заряжаться. Он будет поддерживать ток на нагрузке во время своего разряда на неё при следующем открытии ключа.  Рисунок 1.4 - Схема стабилизатора с повышением напряжения. Инвертирующий стабилизатор. Подобная сборка также не имеет гальванической развязки между входным и выходным каскадами. В ней совсем иное включение дросселя, конденсатора и нагрузки. Они расположены параллельно. Как видно на рисунке 1.5, при открытом ключе VT1 ток протекает по цепи: плюсовая клемма – транзистор – дроссель – минусовая клемма. Дроссель накапливает энергию при содействии магнитного поля. Когда транзистор закрывается, то цепь прохождения тока меняется: дроссель – конденсатор C1 – диод VD1 – дроссель. Энергия дросселя и энергия конденсатора будут полностью отдаваться нагрузке. Амплитуда пульсации целиком зависит от ёмкости C1. В этот момент напряжение на нагрузке не меняется, несмотря на то, что ток через С1 спадает почти до нуля. Выходное напряжение у инвертирующих импульсных стабилизаторов может отличаться от напряжения источника питания, как в большую, так и в меньшую сторону.  Рисунок 1.5 - Схема инвертирующего стабилизатора. 1.2 Преимущества и недостатки схем импульсных стабилизаторов напряженияКак и все приборы, модульный импульсный стабилизатор не идеален. Поэтому ему присущи минусы и плюсы. Разберем основные из преимуществ: простое достижение выравнивания. плавное подключение. компактные размеры. устойчивость выходного напряжения. широкий интервал стабилизации. высокий КПД. Преимущества ОС-регулирования. Обратная связь при регулировании напряжения в импульсном стабилизаторе является важной опцией для импульсных стабилизаторов. Она позволяет поддерживать на выходе устройства напряжение стабильной величины, чутко следя за бросками напряжения и тока. В импульсном стабилизаторе напряжения применяется широкополосная ОС (чем шире интервал частот, тем меньше уровень пульсации в результате). Доступность на рынке радиодеталей комплектующих для построения ИСН даёт возможность собрать своими руками любую из схем импульсных стабилизаторов. Использование в них готовых стабилизаторов на интегральных микросхемах и ключей на полевых транзисторах делает устройство максимально компактным. Недостатки прибора: сложная конструкция. много специфических компонентов, снижающих надежность устройства. необходимость в использовании компенсирующих устройств мощности. сложность работ по ремонту. образование большого количества помех частоты. 2 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯ SEPIC Его схема показана на рисунке 2.1. В последнее время эта топология стала популярной в устройствах с питанием от батарей, где в зависимости от заряда батареи надо то понижать, то повышать входное напряжение. На выходе сохраняются полярность входного напряжения и потенциал «земли». На выходе повышающего - понижающего преобразователя всегда будет заданное стабильное напряжение, при том что на его входе может быть напряжение как меньше так и больше чем на выходе.  Рисунок 2.1 - Преобразователь SEPIC, обеспечивающий нужное соотношение между входным и выходным напряжением. На схеме, показанной на рисунке 2.2, силовой ключ замкнут. Когда ключ замкнут, входная индуктивность заряжается от источника напряжения, а вторая индуктивность заряжается от первого конденсатора. Первая индуктивность, L1, в это время заряжается от входного источника напряжения. Вторая индуктивность принимает энергию из первого конденсатора, а выходной конденсатор обеспечивает ток нагрузки. В это время энергия в нагрузку не поступает; полярности токов в катушках и напряжений на конденсаторах обозначены. Тот факт, что обе индуктивности, L1 и L2, при замкнутом ключе отключены от нагрузки, усложняет регулировочные характеристики, как мы увидим далее.  Рисунок 2.2 - Преобразователь SEPIC с замкнутым силовым ключом. Когда ключ разомкнут, первая индуктивность заряжает конденсатор C1, а также поддерживает ток в нагрузке, как показано на рисунке 2.3. Вторая индуктивность в это время также подключена к нагрузке.  Рисунок 2.3 - Преобразователь SEPIC с разомкнутым силовым ключом. При размыкании ключа в выходном конденсаторе возникает импульс тока. Он вызывает специфическую помеху, из-за которой SEPIC порождает больший шум, чем повышающий преобразователь. Входной ток не пульсирует, это дает важное преимущество при работе от батарей. Достоинства: миниатюрный размер модуля защита от короткого замыкания стабильная работа при нестабильном входном напряжении низкие пульсации на выходе ЗАКЛЮЧЕНИЕИспользование бытовой техники и других электроприборов стало неотъемлемым условием комфортной жизни. Современные электрические и радиотехнические устройства должны отличаться надежностью и экономичностью работы, длительным сроком службы, зачастую небольшими массогабаритными показателями и весьма высокой точностью. Но для того, чтобы ваши устройства не выходили из строя при нестабильной работе электросетей, стоит заранее подумать о приобретении стабилизатора, который обеспечит постоянство напряжения. Какую модель выбрать зависит от параметров используемого оборудования. Если предполагается подключение современных ЖК телевизоров, мониторов и аналогичных устройств, то идеальный вариант – это импульсный стабилизатор. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ Сажнёв А.М., Рогулина Л.Г., Абрамов С.С. Электропитание устройств и систем связи: учебное пособие/ ГОУ ВПО СибГУТИ. Новосибирск, 2008г. 112 с. Вересов Г. П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1983. — 128 с. Импульсный стабилизатор напряжения — принцип работы стабилизатора [Сайт]. [2017]. URL: http://ostabilizatore.ru/impulsnyj-stabilizator-naprjazhenija.html (дата обращения: 12.09.2021) Анализ преобразователя SEPIC[Сайт]. [2011]. URL: https://kit-e.ru/circuit/analiz-preobrazovatelya-sepic/ (дата обращения: 17.09.2021) АТТЕСТАЦИОННЫЙ ЛИСТ учебной ПРАКТИКИ (по получению первичных профессиональных умений и навыков) студента группы ПЭ-1-19 Бондаренко Михаила Александровича,
Оцените по 20-ти балльной шкале ответ на 1 вопрос билета_____ Оцените по 20-ти балльной шкале ответ на 2 вопрос билета_____ Суммарный балл оценки руководителя от КГЭУ:____________ Итоговая шкала оценивания
ИТОГОВАЯ ОЦЕНКА____________________________________ Руководитель практики от КГЭУ___________Хуснутдинова А.Т. |
