Exam text content

Tampereen teknillinen yliopisto —TEL-1080 Hakkuriteholähteet 18.10. 2010
Sähköenergiatekniikan laitos
Teuvo Suntio Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/ 4 6p

Tehtävä 1. — Määrittele lyhyesti seuraavat teholähdetekniikassa esiintyvät käsitteet (pelkkä suomennos ei
riitä): a) Vs balance, b) As balance, c) M(D), d) Kes e) M(D,K) ja f) BCM

Tehtävä 2. — Kuvassa 1 on esitetty näyte ideaalisen buck-hakkurin kelavirrasta. Hakkurista tiedetään
kuvassa 2 esitetyn viran lisäksi, että sen tulojännite on 20 V. a) Missä toimintamuodossa ko.
hakkuri toimii? b) Mikä on sen lähtövirran suuruus? c) Mikä on sen lähtöjännite? d) Mikä on
sen pulssisuhde? e) Mikä on sen kelan induktanssi L ja f) Mikä on sen tulovirran
keskimääräinen arvo? 1 p/ tehtävä.

 

 

   

5 A man
4A P=

0 6.7 us 1045 16.7 us 20 us
Kuva1.

Tehtävä 3. — Nostavan hakkurin (boost) K, = D(1- DY. a) Mitoita kelan L arvo siten, että kuvan 2

hakkuri pysyy DCM:ssä, kun lähtöjännite on 48 V, tulojännite vaihtelee välillä 18 — 36 V ja
kuorma välillä 5 — 100 W. Kytkentätaajuus on 150 kHz, M(D)=1/(1-D) ja diodin
jännitehäviö = 0. (4 p) b) Määritä kytkennän pulssisuhde toimintapisteessä U;, = 27 V, U,=

48 V, P,=50 W, kun D=/KM(M-1) ja K=" (p)

 

 

eg*s

 

Kuva 2.

Tehtävä 4. Kuvan 3 jatkuvassa tilassa toimivan puolisiltahakkurin kytkimiä ohjataan 100 kHz:n
taajuudella ( f,, ). Tulojännite U;, = 400 V, lähtöjännite U, = 54 V, muuntajan muuntosuhde

N,/N, =0.38, L, = 40 uH, C,= 200 uF ja1, =9 A. Diodit voidaan olettaa ideaalisiksi.
Kondensaattorit C, ja C, ovat yhtä suuria ja niiden jännitteet voidaan olettaa
tasajännitteiksi. Määritä a) kytkimen V —maksimijänniterasitus, b) diodin V,
maksimijänniterasitus, c) kelan L, näkemä pulssisuhde, d) diodin V, huippuvirta, €)
kytkimen V, huippuvirta ilman magnetointi-induktanssin vaikutusta ja f) kondensaattorin
C, tasavirta. Kytkennän M (D)="2.D. 1 p/ tehtävä.

1

10)
Tampereen teknillinen yliopisto 'TEL-1080 Hakkuriteholähteet 18.10. 2010
Sähköenergiatekniikan laitos

Teuvo Suntio

Tehtävä 5.

Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/ ä 6 p

 

Kuva 3.

Kuvassa 4 on esitetty virtasyöttöinen teholähde, joka toimii siten, että diodi johtaa on-tilan
aikana ja MOSFET off-tilan aikana. Kytkentätaajuus on kiinteä ja jakson aika T, . Kytkennän
oletetaan toimivan häviöttömästi ja jatkuvassa toimintatilassa. Lähtökuristimen (L)
oletetaan olevan niin suuren, että lähtövirta on tasavirtaa. Määritä tasapainotilassa a) 7, /1, ,
b) U, /U, ja c) Hahmottele kondensaattorin € jännitteen käyrämuoto ja määritä sen
muutosnopeudet on ja off tilojen aikana symbolisesti. 2 p/ tehtävä.

 

Kuva 4.

20)