Exam text content

Tampereen teknillinen yliopisto —TEL-1080 Hakkuriteholähteet 18.10.2011
Sähköenergiatekniikan laitos

Teuvo Suntio

Tehtävä 1.

Tehtävä 2.

Tehtävä 3.

Tehtävä 4.

Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/ 4 6 p

Määrittele lyhyesti seuraavat teholähdetekniikassa esiintyvät käsitteet (pelkkä suomennos tai
englannin sanojen auki kirjoittaminen ei riitä): a) Vs balance, b) As balance, c) M(D), d)
Keri €) MD,K) ja f) BCM

Kuvassa 1 on esitetty näyte ideaalisen boost-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.

 

   

0 67 18 10 25 167 HS 20 jus
Kuva 1.

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 = O. (4 p) b) Määritä kytkennän pulssisuhde toimintapisteessä U;, = 27 V, U,=

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

gs

 

+

O, TO

in D,f

 

 

Uu

 

 

 

s -

 

 

 

Kuva 2.

Kuvan 3 kokosiltahakkurin kytkimiä ohjataan 100 kHz:n taajuudella (f;). Tulojännite U; =
400 V, lähtöjännite U, = 54 V, muuntajan muuntosuhde N/N,; = 0.19, L = 40 uH, C = 200
UF ja R=6 O. Diodit voidaan olettaa ideaalisiksi. Määritä a) kytkimen V; maksimijännite, b)
diodin Vs maksimijännite, c) kelan L näkemä pulssisuhde, d) diodin Vs huippuvirta, €)
kytkimen V/ huippuvirta ilman magnetointi-induktanssin vaikutusta ja f) kondensaattorin C

tasavirta. Kytkennän M (D)=12.p. 1 p/ tehtävä.
1

1(2)
Sähköenergiatekniikan laitos

Teuvo Suntio

Tehtävä 5.

Ohjelmoitava laskin sallittu 5 tehtävää/ & 6 p

 

 

. Tampereen teknillinen yliopisto /TEL-1080 Hakkuriteholähteet ' 18.10. 2011

O

 

 

 

 

 

 

 

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 7, . Kytkennän
oletetaan toimivan häviöttömästi ja jatkuvassa toimintatilassa. Lähtökuristimen (L)
oletetaan olevan niin suuren, että lähtövirta on tasavirtaa. Määritä tasapainotilassa a) 7, /T, ,

b) U, /U, ja c) Hahmottele kondensaattorin C jännitteen käyrämuoto ja määritä sen
muutosnopeudet on ja off tilojen aikana symbolisesti. 2 p/ tehtävä.

i

L o

[e]
£

Om 5 €

in u,

 

 

 

 

 

 

 

 

Kuva 4.

2(2)