OBVODY NAPÁJECÍCH ZDROJŮ Fakulta informatiky Masarykovy univerzity 30.03.2020 Jiří Čulen VF, a.s., Vedoucí interního vývoje • VF, a.s. - kdo jsme a co děláme • Obvyklá struktura elektronických zařízení • Napájecí zdroje • Filtrace Agenda www.vf.cz VF, a.s. Kdo jsme Odkud jsme Černá Hora www.vf.cz 5 Milestones VF, a.s. TODAY 1972 - 1992 state-owned enterprise, ZPA Brno, developing the installation design and executing the installation and commissioning of all RMS in former Czechoslovakia 2005-2007 Construction of the new Technological Centre and Training Centre 1992 VF established in Černá Hora, Czech Republic by a group of key specialists from ZPA Brno 2017 new factory building 2021 complete RMS from VF Sales Partners Sales and Service Partners VF Partners Network 6 VF, a.s. Customer Segments Nuclear Industry 7 VF, a.s. Radioactive Waste Management Medical Industry Environmental Monitoring Metrology and Calibration Dismantling and Decommissioning . AGM-02 Area Gamma Monitor 8 Area Monitoring MDG series Gamma Detectors LZJ-22 Local Display Unit ASU-50 Alarm Unit MDN-01 Neutron Detector VF, a.s. NGD series Noble Gas Detectors LAD-01 Liquid Activity Detector 9 Process and Airborne Monitoring CPD series Continuous Particulate Detector MDG-1X Directional Gamma Detectors VF, a.s. . P/I Post-accident sampler 10 VOPV-12 Air Samplers NGS-2000 Noble Gas Sampler V3H14C Tritium and C- 14 Samplers Gaseous Releases (Environmental/Regulatory) VF, a.s. NGM-2000 Noble Gas Monitor . HM-4C Hand Contamination Monitors 11 FCM-02 Frisking Contamination Monitors SIM series Small Items Monitors Installed Contamination Monitors HF series Hand and Foot Contamination Monitors ExitScan-2 Personnel Exit Monitors VF, a.s. . PAM-170 Portable Activity Meters Radcount-2 & SFP-100 Contamination Monitor 12 Portable (Movable) Contamination Monitors PAM-100 Portable Activity Meters FloorScan series Floor Contamination Monitors Radcount-2 & SND-01 Portable Neutron Monitor VF, a.s. 13 VF INTERNATIONAL SALES PARTNERS MEETING 2017 Other Contamination Monitors DCM-300 Documentation Contamination Monitor LCM-300 Laundry Contamination Monitor MCM-300 Tools and Materials Contamination Monitor . 14 Waste Characterization Monitors WAM-200 Waste Assay Monitor WAM-201 Waste Assay Monitor WAM-202 Waste Assay Monitor WAM-300 Waste Assay Monitor VF, a.s. . 15 Free Release Monitors FRM-02B Free Release Monitor FRM-02C Free Release Monitor FRM-24 Free Release Monitor FRM-06 Free Release Monitor VF, a.s. 16 CAM production data … PLM Product life management … VF systems infrastructure in the Information Age Firmware SoftwareElectrical, I&C 3D Mechanical design Mechatronic BoM PDM DMS drawings, 3D, documentation … DATA interchange module ERP Electronics modules (PCB) FIREMNÍ FILOZOFIE VYTVÁŘÍME SPOLEHLIVÁ ŘEŠENÍ, KTERÁ POMÁHAJÍ ZAJISTIT BEZPEČNÝ A DLOUHODOBÝ PROVOZ NEJEN JADERNÝCH ELEKTRÁREN. OBVODY NAPÁJECÍCH ZDROJŮ OBVYKLÁ STRUKTURA OBVODŮ PCB Komponenty které vykonávají hlavní činnost, pro kterou je dané zařízení určeno, jsou obvykle v plošném spoji v menšině. Většinu plošného spoje obvykle tvoří komponenty, které zajišťují aby ty hlavní mohly fungovat. AC/DC DC/DC DC/DC analog DC/DC MCU DC/DC nízkošum MCU CPLD FPGA Přepěťové ochrany DC/DC I/O Zesilovače, aktivní filtry, … Zkomparátory, ADC, … Rozhraní RS-485 RS-422 USB DAC relé Přepěťové ochrany napájení vstup výstup OBVYKLÁ STRUKTURA OBVODŮ PCB Komponenty které vykonávají hlavní činnost, pro kterou je dané zařízení určeno, jsou obvykle v plošném spoji v menšině. Většinu plošného spoje obvykle tvoří komponenty, které zajišťují aby ty hlavní mohly fungovat. 5 / HV 24 / 5 ISO 5 / 3,3 3,3 INV 5V / 5V ISO F F F F 1,8 NAPÁJECÍ ZDROJE Lineární zdroje – nízké šumy, obvykle nízká účinnost, napětí pouze snižují Spínané zdroje - velké rušení, obvykle vysoká účinnost, napětí zvyšují, snižují, invertují a galvanicky izolují - akumulační (drtivá většina) / propustné (velké výkony) LINEÁRNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE Základní zdroj „konstantního“ napětí LINEÁRNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE Základní zdroj „konstantního“ napětí LINEÁRNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE Principiální zapojení lineárního stabilizátoru LINEÁRNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE Principiální zapojení lineárního stabilizátoru LDO LINEÁRNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE Základní zdroj „konstantního“ proudu LINEÁRNÍ NAPÁJECÍ ZDROJE Základní zdroj „konstantního“ proudu SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – buck - snižuje napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – buck - snižuje napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče –boost - zvyšuje napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče –boost - zvyšuje napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – flyback - invertuje napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – flyback s transformátorem - galvanicky izoluje - cca do 200W - transformátor s vzduchovou mezerou SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – flyback s transformátorem - galvanicky izoluje - cca do 200W - transformátor s vzduchovou mezerou SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – SEPIC - snižuje i zvyšuje napětí - umožňuje inverzi napětí - přímo umožňuje tvorbu symetrického napájení SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – SEPIC - snižuje i zvyšuje napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – SEPIC - přímo umožňuje tvorbu symetrického napájení SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – nábojová pumpa zdvojující napětí - velmi nízká vlastní spotřeba - použitelné pro proudy max v desítkách mA - regulace výstupního napětí jen velmi omezená SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – nábojová pumpa invertující napětí SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – nábojová pumpa v transcieveru RS-232 SPÍNANÉ NAPÁJECÍ ZDROJE Akumulační měniče – nábojová pumpa pro interní potřeby měniče buck FILTRACE NAPÁJENÍ Nejlepších výsledků z pohledu šumů lze dosáhnout s LDO stabilizátory – jednotky mikrovoltů. FILTRACE NAPÁJENÍ Nejlepších výsledků z pohledu šumů lze dosáhnout s LDO stabilizátory – jednotky mikrovoltů. STARTY ZDROJŮ Pozor na rozběhové proudy a pořadí napětí u součástek s více napájecími napětími Vybrané stavební kameny v elektronice KONEC Děkuji za pozornost Jiří Čulen Vedoucí odd. Interní vývoj