Monilähtöisen teholähteen valvonta ja suojaus
Marjunen, Mika (2011)
Marjunen, Mika
Turun ammattikorkeakoulu
2011
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011062212404
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2011062212404
Tiivistelmä
Tämän työn tarkoituksena oli suunnitella n. 200 W:n teholle monilähtöinen DC/DC teholähde, joka muuttaa akuston jännitteen useiksi lähtöjännitteiksi. Työssä painotettiin erityisesti teholähteen valvontaa ja suojausta. Tavoitteena oli, että laite tulee korvaamaan asiakasyrityksen vanhan teholähteen. Suunnittelun pohjana käytettiin vanhan laitteen spefikaation lisäksi rautatiestandardia EN50155. Laitteen suunnittelussa pyrittiin alusta asti huomioimaan sähkömagneettiset häiriöt ja vaativan käyttöympäristön asettamat vaatimukset.
Laite suunniteltiin diskreettejen komponenttejen sijaan hyödyntäen valmiita DC/DC moduuleja, joilla on hyvä hyötysuhde. Sähkömagneettinen yhteensopivuus huomioitiin suunnittelemalla laitteen tulo- ja lähtöpuolelle suodatukset ja panostamalla piirilevysuunnitteluun. EMC-suunnittelun onnistuminen varmistettiin Turun AMK:n EMC laboratoriossa tehdyin mittauksin. Laitteeseen jokaiselle lähdölle suunniteltiin yli- ja alijännitesuojaukset sekä ylivirtasuojaus, jotka sammuttavat teholähteen lähdön mahdollisessa vikatilanteessa laitteiden rikkoontumisen estämiseksi.
Suunnittelun onnistuminen varmistettiin testaamalla valmistettu prototyyppi labratoriolosuhteissa. Suojausten lisäksi testattiin laitteen kuormituksen kesto ja lähtöjen pysyminen asetettujen toleranssien sisällä. Testattu prototyyppi pysyi annettujen toleranssien sisällä ja alitti standardin EN50155 määrittämät häiriösäteilyrajat.
Laite suunniteltiin diskreettejen komponenttejen sijaan hyödyntäen valmiita DC/DC moduuleja, joilla on hyvä hyötysuhde. Sähkömagneettinen yhteensopivuus huomioitiin suunnittelemalla laitteen tulo- ja lähtöpuolelle suodatukset ja panostamalla piirilevysuunnitteluun. EMC-suunnittelun onnistuminen varmistettiin Turun AMK:n EMC laboratoriossa tehdyin mittauksin. Laitteeseen jokaiselle lähdölle suunniteltiin yli- ja alijännitesuojaukset sekä ylivirtasuojaus, jotka sammuttavat teholähteen lähdön mahdollisessa vikatilanteessa laitteiden rikkoontumisen estämiseksi.
Suunnittelun onnistuminen varmistettiin testaamalla valmistettu prototyyppi labratoriolosuhteissa. Suojausten lisäksi testattiin laitteen kuormituksen kesto ja lähtöjen pysyminen asetettujen toleranssien sisällä. Testattu prototyyppi pysyi annettujen toleranssien sisällä ja alitti standardin EN50155 määrittämät häiriösäteilyrajat.