Návrh laboratórneho napájacieho zdroja

Abstract

Táto bakalářská práce se zabývá návrhem, simulací a realizací laboratorního spínaného zdroje s nastavitelným výstupním napětím 0–30 V a výstupním proudem 0–3 A napájeného ze sítě 230 V AC. Na základě rešerše dostupných topologií spínaných měničů byla zvolena Flyback topologie s řídicím obvodem UC3842N od společnosti Texas Instruments pracujícím v proudovém režimu řízení. Práce obsahuje teoretický rozbor lineárních a spínaných zdrojů, analýzu topologií DC-DC měničů a zdůvodnění výběru Flyback topologie. V návrhové části jsou vypočítány parametry vysokofrekvenčního transformátoru s jádrem ETD34, regulační smyčka CV a CC s fail-safe zpětnou vazbou realizovanou optočlenem PC817. Simulace obvodu byla provedena v prostředí OrCAD PSpice, kde byla ověřena linearita regulace, funkce snubber obvodu a fail-safe mechanismus. Fyzická realizace proběhla na desce plošných spojů navržené v prostředí Autodesk Fusion 360. Ověření funkčnosti zkonstruovaného prototypu potvrdilo splnění všech požadavků – výstupní napětí v rozsahu 0–30,05 V, výstupní proud 0–2,95 A, spínací frekvence 93,73 kHz a účinnost 63,2 % při výstupním výkonu 85,6 W.

This bachelor's thesis deals with the design, simulation and implementation of a laboratory switched-mode power supply with adjustable output voltage 0–30 V and output current 0–3 A powered from 230 V AC mains. Based on a review of available switching converter topologies, the Flyback topology was selected with the UC3842N controller from Texas Instruments operating in current mode control. The thesis includes a theoretical analysis of linear and switched-mode power supplies, an analysis of DC-DC converter topologies and justification of the Flyback topology selection. The design section covers the calculation of high-frequency transformer parameters with an ETD34 core, the CV and CC control loop with fail-safe feedback implemented using a PC817 optocoupler. Circuit simulation was performed in OrCAD PSpice, where the linearity of the regulation, the function of the snubber circuit and the fail-safe mechanism were verified. Physical implementation was carried out on a printed circuit board designed in Autodesk Fusion 360. Functional verification of the constructed prototype confirmed compliance with all requirements – output voltage range 0–30.05 V, output current 0–2.95 A, switching frequency 93.73 kHz and efficiency of 63.2 % at an output power of 85.6 W.