430-2202/02 – Výkonové spínací prvky (VSP)
| Garantující katedra | Katedra aplikované elektroniky | Kredity | 4 |
| Garant předmětu | Ing. Tomáš Pavelek, Ph.D. | Garant verze předmětu | Ing. Tomáš Pavelek, Ph.D. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinně volitelný |
| Ročník | 2 | Semestr | zimní |
| | Jazyk výuky | angličtina |
| Rok zavedení | 2015/2016 | Rok zrušení | 2020/2021 |
| Určeno pro fakulty | FEI | Určeno pro typy studia | bakalářské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Cílem předmětu je získání znalostí umožňujících dobrou orientaci v principech činnosti výkonových spínacích prvků a schopnosti aplikovat získané poznatky při praktickém návrhu různých elektronických zařízení, např. spínaných zdrojů, různých typů regulátorů a výkonových polovodičových měničů. Získané poznatky tvoří součást znalostí bakaláře, který je zaměřen na aplikace systémů výkonové elektroniky.
Vyučovací metody
Přednášky
Cvičení (v učebně)
Experimentální práce v laboratoři
Anotace
Předmět seznamuje posluchače s vlastnostmi prvků, které jsou využívány ve výkonových polovodičových systémech nejen v odlišnostech od běžných malovýkonových součástek, ale zejména seznamuje s chováním a možnostmi aplikací moderních výkonových vypínatelných prvků, jako bipolárních a unipolárních tranzistorů, IGBT, tyristorů GTO, MCT a IGCT.
Povinná literatura:
Doporučená literatura:
Vondrášek,F.: Výkonová elektronika I, skriptum ZČU Plzeň, 2003.
Heumann, K.: Basic Principles of Power Electronics. Springer-Verlag Berlin Heidelberg New York, ISBN 3642826768, 2012.
Další studijní materiály
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
Průběžná kontrola studia:
Kontrolní testy TEST č.1, TEST č.2 (viz. cvičení).
Podmínky udělení zápočtu:
Účast na laboratorní výuce (100%).
Odevzdání protokolů z měření.
Absolvování všech kontrolních testů v řádném termínu.
Získání minimálně 25 bodů.
Bodové hodnocení cvičení - maximálně 40 bodů, z toho:
test T1 - max. 10 bodů,
test T2 - max. 10 bodů,
laboratorní úlohy - max. 20 bodů.
E-learning
Další požadavky na studenta
Další požadavky na studenta nejsou.
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
Přednášky:
Výkonová polovodičová dioda, statické a dynamické vlastnosti, katalogové parametry. Zvláštní typy výkonových diod, režimy zatěžování, rozdělení ztrát, aplikační pravidla.
Tyristor, statické a dynamické vlastnosti, katalogové parametry.
Zvláštní typy výkonových tyristorů, tyristory GATT, GTO, jejich vlastnosti a použití.
Diak, triak, vlastnosti a způsob použití.
Bipolární výkonový tranzistor, statické vlastnosti v sepnutém a rozepnutém stavu.
Bipolární výkonový tranzistor ve spínacím režimu, chování tranzistoru v přechodných stavech při zapínání a vypínání, výkonové ztráty.
Darlingtonovo zapojení, paralelní řazení výkonových tranzistorů, příklady aplikací.
Unipolární výkonový tranzistor, statické vlastnosti v sepnutém a rozepnutém stavu.
Unipolární výkonový tranzistor ve spínacím režimu, dovolená pracovní oblast, výkonové ztráty.
Katalogové parametry a rozdělení IGBT, charakteristické vlastnosti a chování IGBT v sepnutém a rozepnutém stavu.
IGBT ve spínacím režimu, průběh zapnutí a vypnutí, stanovení ztrát, dovolená pracovní oblast
IGCT - statické a dynamické vlastnosti, ztráty a dovolená pracovní oblast.
Provedení a pouzdření výkonových polovodičových součástek, použitelný výkonový rozsah, elektrotepelné parametry.
Vlastnosti a použití součástek na bázi SiC.
Cvičení:
Opakování základních poznatků z elektroniky
Výpočet jednoduchých výkonových obvodů s diodami.
Výpočet ztrát diody z katalogových údajů, vazba na podmínky chlazení.
Výpočet základních výkonových obvodů s tyristory.
Kontrolní test TEST č.1 - Výpočet výkonových ztrát a podmínek chlazení.
Výpočet spínacích obvodů s bipolárními tranzistory.
Výpočet spínacích obvodů s unipolárními tranzistory.
Výpočet spínacích obvodů s tranzistory IGBT.
Kontrolní testy TEST č.2 - Základní vlastnosti a parametry polovodičových spínačů.
Laboratoře:
Laboratorní úloha č.1 - Ztráty diod a tyristorů.
Laboratorní úloha č.2 - Statické vlastnosti výkonového bipolárního tranzistoru.
Laboratorní úloha č.3 - Statické vlastnosti výkonového unipolárního tranzistoru.
Laboratorní úloha č.4 - Měření vlastností IGBT.
Laboratorní úloha č.5 - Měření vlastností budiče výkonových tranzistorů.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky