МОДЕРНИЗАЦИЯ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ И МОДУЛЯ ПИТАНИЯ СИЛОВЫХ КЛЮЧЕЙ ПРЕЦИЗИОННОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА

РЕФЕРАТ 2
СОДЕРЖАНИЕ 3
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. ОБЗОР ПРЕЦИЗИОННЫХ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 8
1.1. Общие сведения о вторичных источниках питания и их характеристики
1.2. Трансформаторные источники питания 9
1.2.1. Достоинства трансформаторных источников питания 10
1.2.2. Недостатки трансформаторных источников питания 10
1.3. Импульсные источники питания 10
1.3.1. Достоинства импульсных источников питания 11
1.3.2. Недостатки импульсных источников питания 12
1.4. Виды и принципы управления источниками питания 13
1.4.1. Управление питанием 16
1.4.2. Мягкий старт и управление последовательностью 18
1.4.3. Бланкирование переднего фронта 18
1.4.4. Адаптивное и нелинейное управление 19
1.5. Прецизионные источники питания постоянного тока 20
1.5.1. Прецизионный программируемый источник питания постоянного тока
Keithley 6220 20
1.5.2. Прецизионный модуль источника питания постоянного тока Keysight
N6766A 21
1.5.3. Прецизионный программируемый источник питания постоянного тока
Tektronix PWS4000 22
1.5.4. Прецизионный программируемый источник питания постоянного тока
АКТАКОМ APS-7205 23
1.6. Выводы по главе 24
ГЛАВА 2. СОСТАВ И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРЕЦИЗИОННОГО
ПРОГРАММИРУЕМОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 25
2.1. Структурная схема и принцип работы прецизионного источника питания постоянного тока 25
2.2. ШИМ-контроллер и его связь с инвертором 28
2.3. Принципы снятия тока и напряжения в ИП 30
2.4. Принцип работы блока управления источником питания 33
2.5. Выводы по главе 34
ГЛАВА 3. МОДИФИКАЦИЯ ПРЕЦИЗИОННОГО ПРОГРАММИРУЕМОГО
ИСТОЧНИКОМ ПИТАНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА 35
3.1. Модификация модуля силовых ключей 35
3.2. Расчёт LC-фильтра 39
3.3. Модернизация блока управления 39
3.4. Выводы по главе 43
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 44
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 45
Купить

В сфере высокоточных измерений в лабораторных условиях или на производстве всегда необходимы измерительно-информационные устройства обладающие прецизионной точностью. Применение такой измерительной аппаратуры необходимо во множестве отраслей, в научных исследованиях, в производстве высокоточных электронных изделий. Тем целесообразней с экономической точки зрения внедрять и применять новые способы реализации устройств, которые отличаются дешевизной, а по характеристикам ничуть не уступают более дорогостоящим аналогам. Таким устройством является прецизионный источник питания постоянного тока, разработанный на кафедре вычислительной техники и электроники (ВТиЭ) в Алтайском государственном университете. В данном источнике питания применен запатентованный разработчиками с кафедры ВТиЭ высокоточный метод управления импульсным стабилизатором тока, основанный на адаптации параметра скважности широтно-импульсной модуляции (ШИМ) сигнала управления инвертором к динамике изменения режимов нагрузки [1]. Непосредственно в цепи нагрузки импульсного стабилизатора измеряется текущее значение тока, затем оно оцифровывается и сохраняется в памяти ВУ с последующим вычислением программным способом параметра скважности ШИМ-сигнала по заданному (устанавливаемому) значению и последовательности сохраненных в памяти значений тока. Только после этого формируется ШИМ-сигнал управления инвертором, а затем выпрямляется и сглаживается выходной ток инвертора. Этот метод применяется для достижения высокого уровня прецизионной точности установки значения постоянного тока с очень малой нестабильностью в цепи нагрузки [2]. В процессе конструирования и тестирования данного источника питания были обнаружены недостатки, которые не позволяют установить выходное напряжение с заявленной прецизионной точностью. В ходе анализа источника питания были установлены причины возникновения данных проблем. Во входной цепи были обнаружены высокие пульсации, которые не позволяют установить на выходе точное значение напряжения. Также имеют место сквозные токи, которые возникают в момент переключения транзисторных силовых ключей из-за низкой частоты ШИМ-сигнала, генерируемого блоком управления, которая является максимально возможной частотой для способа, реализованного в данном источнике, что приводит к необходимости изменения и этого узла в схеме. Поэтому появилась необходимость разработки вторичного стабилизированного источника питания, который необходимо встроить во входную цепь для снижения токовых пульсаций. А в блоке управления необходимо поднять частоту ШИМ путём генерации высокой опорной частоты.
Эти усовершенствования повысят точность, увеличат быстродействие и продлят срок службы прибора.
Актуальность данной работы заключается в достижении таких параметров источника питания, при которых возможно бы было максимально расширить его область применения и установить соответствие требуемым показателям точности и разрешения установки токанапряжения.
В качестве итога получаем:
- регулируемый стабилизированный источник постоянного тока, способный обеспечить достаточно высокое разрешение и высокую точность установки постоянного тока в цепи нагрузки;
- высокий уровень прецизионной точности установки значения постоянного тока с очень малой нестабильностью;
- более длительный срок службы изделия.
Целью выпускной квалификационной работы магистра является - повышение точности и стабильности выходных параметров прецизионного программируемого источника питания постоянного тока путём модернизации блока управления и модуля питания силовых ключей.
На пути к достижению поставленной цели представляется целесообразным решить следующие задачи:
1. провести аналитический обзор существующих прецизионных источников питания постоянного тока;
2. рассмотреть основные принципы питания и управления программируемыми прецизионными источниками питания постоянного тока;
3. провести анализ структуры и работы исследуемого прецизионного программируемого источника питания постоянного тока, путей уменьшения влияния пульсаций входного напряжения, путей устранения сквозных токов в силовых ключах;
4. произвести необходимую модификацию силовой части прецизионного источника питания постоянного тока (модуля силовых ключей) и его блока управления;
5. Произвести тестирование модифицированного источника питания постоянного тока и проанализировать полученные результаты.
Дипломная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников, приложений.
В первой главе проводится обзор прецизионных программируемых источников питания постоянного тока, анализируются их принципиальные различия в устройстве управления и первичного питания.
Во второй главе рассматривается принцип работы прецизионного программируемого источника питания постоянного тока, выявляются проблемы и способы их устранения.
В третьей главе производится модификация прецизионного источника питания постоянного тока и анализ полученных результатов.

Купить