Napájení mikroprocesorů. ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer. studenty zapsané v předmětu: A4B38NVS

Podobné dokumenty
Napájení mikroprocesorů

Napájení a blokování napájení mikroprocesorů

ÚVOD. Výhoda spínaného stabilizátoru oproti lineárnímu

Přednáška A3B38MMP. Bloky mikropočítače vestavné aplikace, dohlížecí obvody. 2015, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer

Obr. 2 Blokové schéma zdroje

ETC Embedded Technology Club setkání 3, 3B zahájení třetího ročníku

Stabilizátory napětí a proudu

Napájení a blokování napájení mikroprocesorů

Řádkové snímače CCD. zapsané v předmětu: Videometrie a bezdotykové měření, ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer

Napájení a blokování napájení mikroprocesorů

Přednáška - Čítače. 2013, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer. A3B38MMP, 2013, J.Fischer, ČVUT - FEL, kat. měření 1

Stabiliz atory napˇet ı v nap ajec ıch zdroj ıch - mˇeˇren ı z akladn ıch parametr u Ondˇrej ˇ Sika

Petr Myška Datum úlohy: Ročník: první Datum protokolu:

Projekt - Voltmetr. Přednáška 3 - část A3B38MMP, 2015 J. Fischer kat. měření, ČVUT - FEL, Praha. A3B38MMP, 2015, J.Fischer, kat. měření, ČVUT - FEL 1

Základy elektrotechniky

Stručný návod pro návrh přístrojového napájecího zdroje

Flyback converter (Blokující měnič)

Zvyšující DC-DC měnič

ETC Embedded Technology Club setkání 6, 3B zahájení třetího ročníku

200W ATX PC POWER SUPPLY

Popis obvodu U2403B. Funkce integrovaného obvodu U2403B

Technická dokumentace. === Plošný spoj ===

Výpočet základních analogových obvodů a návrh realizačních schémat

Proudové zrcadlo. Milan Horkel

Měření vlastností lineárních stabilizátorů. Návod k přípravku pro laboratorní cvičení v předmětu EOS.

Dioda jako usměrňovač

VÝUKOVÝ MATERIÁL. Pro vzdělanější Šluknovsko. 32 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Bc. David Pietschmann.

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI

Řídící a regulační obvody fázové řízení tyristorů a triaků

Kurs praktické elektroniky a kutění

I/O modul VersaPoint. Analogový výstupní modul, 16 bitový, napětí, 1 kanál IC220ALG321. Specifikace modulu. Spotřeba. Vlastnosti. Údaje pro objednávku

ETC Embedded Technology Club setkání 4, 3B zahájení třetího ročníku

Programovatelný časový spínač 1s 68h řízený jednočip. mikroprocesorem v3.0a

Impulsní regulátor ze změnou střídy ( 100 W, 0,6 99,2 % )

Operační zesilovač. Úloha A2: Úkoly: Nutné vstupní znalosti: Diagnostika a testování elektronických systémů

ETC Embedded Technology Club 6. setkání

Úloha 1: Zapojení integrovaného obvodu MA 7805 jako zdroje napětí a zdroje proudu

Řídicí obvody (budiče) MOSFET a IGBT. Rozdíly v buzení bipolárních a unipolárních součástek

Zdroje napětí - usměrňovače

A4B38NVS, 2011, kat. měření, J.Fischer, ČVUT - FEL. 2011, kat. měření, ČVUT - FEL, Praha. J. Fischer. Přednáška 7

Ukázka práce na nepájivém poli pro 2. ročník SE. Práce č. 1 - Stabilizovaný zdroj ZD + tranzistor

NÁVRH DVOJITÉHO STABILIZOVANÉHO NAPÁJECÍHO ZDROJE

Snížení příkonu MCU. Vybavení pro MCU. Snížení příkonu MCU. Možnosti snížení příkonu

FAKULTA INFORMAČNÍCH TECHNOLOGIÍ

2. Pomocí Theveninova teorému zjednodušte zapojení na obrázku, vypočtěte hodnoty jeho prvků. U 1 =10 V, R 1 =1 kω, R 2 =2,2 kω.

LC oscilátory s transformátorovou vazbou

Témata profilové maturitní zkoušky

Přednáška , kat. měření, ČVUT - FEL, Praha J. Fischer. A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření,, ČVUT - FEL 1

Kroužek elektroniky

ZÁKLADY POLOVODIČOVÉ TECHNIKY. Doc.Ing.Václav Vrána,CSc. 03/2008

Stejnosměrné měniče. přednášky výkonová elektronika

1.3 Bipolární tranzistor

ETC Embedded Technology Club 10. setkání

Úloha Ohmetr zadání úlohy

Kapitola 9: Návrh vstupního zesilovače

Rozvod elektrické energie v průmyslových a administrativních budovách. Sítě se zálohovaným a nepřetržitým napájením. A 5 M 14 RPI Min.

Elektrická měření pro I. ročník (Laboratorní cvičení)

ETC Embedded Technology Club setkání 5, 3B zahájení třetího ročníku

24V 3A SS ZDROJ ZD243, ZD2430 (REL)

Témata profilové maturitní zkoušky z předmětu Souborná zkouška z odborných elektrotechnických předmětů (elektronická zařízení, elektronika)

I/O modul VersaPoint. Analogový výstupní modul, 16 bitový, napětí/proud, 1 kanál IC220ALG320. Specifikace modulu. Spotřeba. Údaje pro objednávku

Kategorie Ž1. Test. U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení!

ETC Embedded Technology Club 5. setkání

Stabilizovaný zdroj s L 200T

VÝVOJOVÁ DESKA PRO JEDNOČIPOVÝ MIKROPOČÍTAČ PIC 16F88 A. ZADÁNÍ FUNKCE A ELEKTRICKÉ PARAMETRY: vstupní napětí: U IN AC = 12 V (např.

Kap. 3 Vodiče a spojovací součásti. Odd. 1 - Spojení. Odd. 2 Spojení, svorky (vývody) a odbočení. Odd. 3 - Spojovací součásti

GFK-1904-CZ Duben Rozměry pouzdra (šířka x výška x hloubka) Připojení. Skladovací teplota -25 C až +85 C. Provozní vlhkost. Skladovací vlhkost

VETRONICS 770. Technická specifikace mobilní jednotky

- + C 2 A B V 1 V 2 - U cc

ETC Embedded Technology Club 7. setkání

Zvyšování kvality výuky technických oborů

STABILIZACE PROUDU A NAPĚTÍ

Snímač napětí lana. Popis. Poznámky. Měřící rozsahy. Použití. Pro ochranu proti přetížení

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření přechodových dějů část Teoretický rozbor

A8B32IES Úvod do elektronických systémů

TENZOMETRICKÝ KOMPARÁTOR

GFK-1913-CZ Prosinec Rozměry pouzdra (šířka x výška x hloubka) Připojení. Skladovací teplota -25 C až +85 C.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI FAKULTA ELEKTROTECHNICKÁ

DIGITÁLNÍ ODPALOVACÍ PULT

11. Odporový snímač teploty, měřicí systém a bezkontaktní teploměr

Laboratorní zdroj - 1. část

Regulace napětí automobilového alternátoru

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření. Měření přechodových dějů, část 3-4-3

REGULOVANÝ STABILIZOVANÝ ZDROJ

Základní pojmy z oboru výkonová elektronika

SEP2 Sensor processor. Technická dokumentace

propustný směr maximální proud I F MAX [ma] 75 < 1... při I F = 10mA > při I R = 1µA 60 < 0,4... při I F = 10mA > 60...

Kontrolní otázky a okruhy k testu v semestru A4B38NVS (verze r. 2012) Procesory s jádrem ARM Cortex - M3, (V dalším textu dotazy směřují na jádro ARM

ETC Embedded Technology Club setkání

PŘEDNÁŠKA 2 - OBSAH. Přednáška 2 - Obsah

Modul výkonových spínačů s tranzistory N-FET

CTU02, CTU03, CTU33. CTU řada rychlých tyristorových modulů

Vstupy a výstupy základní sady modulů

Bezkontaktní spínací moduly typu CTU Úvod: spínací rychlost až 50x za sekundu nedochází k rušení ostatních elektronických zařízení

než je cca 5 [cm] od obvodu LT1070, doporučuje se blokovat napětí U IN

MĚŘENÍ Laboratorní cvičení z měření Měření parametrů logického obvodu část Teoretický rozbor

GFK-2004-CZ Listopad Rozměry pouzdra (šířka x výška x hloubka) Připojení. Skladovací teplota -25 C až +85 C.

Řízení spínaných zdrojů

Elektronické praktikum EPR1

Kategorie Ž2. Test. U všech výpočtů uvádějte použité vztahy včetně dosazení!

Transkript:

Napájení mikroprocesorů v. 2012 Materiál je určen jako pomocný materiál pouze pro studenty zapsané v předmětu: A4B38NVS ČVUT- FEL, katedra měření, přednášející Jan Fischer A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 1

Náplň Napájení síťové napájení, bateriové napájení vestavěných systémů stabilizace napětí napájecího zdroje opakování, (základy viz. před. prof. Zemánek) Stabilizátor se Zenerovou diodou lineární regulátor, impulsní regulátor parametry integrovaných regulátorů napětí Výklad na přednášce: A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 2

Napájení Stabilizátor se Zenerovou diodou Zenerovo napětí U Z, jednotky voltů, min. používané - od 3,6 V I 1 I R U 1 I 2 I ZD ZD U stab U Z U Vhodné pro malé odběry, stálá velikost proudu I1, přerozdělení mezi I ZD a I 2 růst I 2, pokles I Z, pokles U 2 Diferenciální odpor Zenerovy diody v prac. oblasti Rd = U/ I, jednotky Ohmů A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 3

Napájení Zdroje referenčního napětí na principu šířky zakázaného pásu (Bandgap) minimálně 1,24 V Používané ve většině současných stabilizátoru napětí info HB206-D Regul-Handook.pdf ON Semiconductors ve všech mikrořadičích. reference s využitím bang gap reference ( ne Zener. dioda) A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 4

Napájení Zdroje referenčního napětí na principu šířky zakázaného pásu (Band Gap) minimálně 1,24 V Používané ve většině současných stabilizátoru napětí Funkční obdoba Zenerovy diody, ale na principu Band Gap TL431 viz cvičení MMP Min. napětí Vref = 2,5 V, dynamický odpor Rd = 0,2 Ohmu, I max = 100 ma, použito v úloze voltmetr, teplot. závislost 50 ppm / 0 C TLV431 napětí 1,24 V, I max = 50 ma A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 5

Napájení Stabilizátor se zdrojem ref. napětí a zesilovačem zpětná vazba, regulátor zesilovač odchylky porovnání žádané a skutečné hodnoty, podstata všech lineárních stabilizátorů napětí Výkonové ztráta P = I OUT (U in - U OUT ) např. U IN = 6 V, U OUT = 3, 3 V, I OUT =, 0, 1 A P = 2,7 V x I OUT =, 0, 27 W A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 6

Napájení Stabilizátor se zdrojem ref. napětí a zesilovačem- ideové schéma pro vyšší napětí, než je referenční realizace v integrované verzi A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 7

Regulátor LM317 vnitřní referenční napětí U ref = 1,25 V Nejmenší možné výst. napětí U OUT = 1,25 V Minimální napěťový spád na regulátoru Drop, Dropout voltage LM 317 - ( přibl. 2 V - viz. graf) minimální proud regulátorem? (R1 = 120 Ohmů) I Omin 10mA ( minimum load current ) ( tvrdý dělič, nebo dát indikační LED) I adj = typ 0,05 až 0,1 ma Pozor na funkčnost děliče, (Pozor - přerušení R1, plné napětí na výstupu - příklad) Minimální výst. napětí 1,25 V (svorka Adj na GND) A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 8

Regulátor LM317 vnitřní uspořádání Stabilizátor LM317 proudová ochrana, snímací odpor 0,1 Ohmu A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 9

Low drop regulátory ST LF33 (3,3 V), drop 0,5 V, pro napájení např. STM32 D103 procesory ARM Cortex M3, napáj. napětí U cc = 3,3 V, příp. nižší použití tranzistoru PNP v regulátoru diskuse parametrů - kat. list. A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 10

Lineární regulátory napětí- hlavní parametry Uo výstupní napětí pevné ( většinou), nebo nastavitelné vnějším děličem I max U Omin pro nastavitelné regul., ro bateriové aplikace, I Omin Minimum load current minimální proud výstupem ( potřebný pro správnou funkci regulace) význam u nastavitelných regulátorů napětí, u I d (Quiescent current) klidový proud protéká vstupem regul. a odtéká do GND země A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 11

Lineární regulátory napětí- hlavní parametry Použití lin. regulátoru napětí respektování hlavních parametrů U dropout,, I max,, I min, U Omin pro nastavitelné regul., pro bateriové aplikace, P tot, max. teplota čipu, A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 12

Pouzdra regulátorů Použití lin. regulátoru napětí respektování hlavních parametrů max. ztrátový výkon závistí též na schopnosti odvádět teplo chladičem tepelný odpor R th, rozdíl teplot, tepelný tok (W) výpočty analogicky - elektrický odpor, napětí a proud tepelný odpor chladiče A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 13

Pouzdra regulátorů Použití P TOT (totální) maximální ztrátový výkon obvodu při ideálním odvodu tepla z povrchu pouzdra Tepelný odpor R thjc Thermal resistance junction-case, tepelný odpor mezi čipem a pouzdrem závisí na typu pouzdra R thja Thermal resistance junction-ambient, tepelný odpor mezi čipem a vnějším okolím ( pouzdrem) má smysl pouze u větších pouzder např. TO220 T OP Operating junction temperature range rozsah pracovních teplot vlastního čipu A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 14

Napájení Impulsní regulátory, snižující měnič, step down, snížení výkonové ztráty v regulátoru, impulsní provoz omezení proudu obvodem místo tranzistoru (ztráty) dynamické efekt přechodového děje náběh proudu cívkou (indukčnost) cívka jako akumulátor energie buck converter u L = L (di/dt) di/dt = u L /L u L = konst, pak lin. růst proudi i není možná skoková změna proudu cívkou výklad odvození průběhu proudu cívkou,.. řešení cívek použité kondenzátory, pojem low ESR spínací diody,.. spoje z hlediska rušení, malý odpor (a indukčnost), krátké spoje (analogie volnoběžka, furtšlap A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 15

Funkce impulsního regulátoru - MC34166 step down - A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 16

Funkce impulsního regulátoru LM2596 - Pevné, nebo nastavitelné napětí fixed output voltage, nebo adjustable (obdobně u dalších výrobců) A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 17

Napájení Obvod L6928 vstup 2 až 5, 5 V výstup od 0,6 V frekvence 1,4 MH, synchronní U ref = 0,6 V U OUT = U ref (1 + (R 2 /R 1 )) (vzorec jako u lin. regulátorů) výstup P GOOD Power Good úroveň H - výstup dosáhl 90 % úroveň L - výstup nižší než 90 % (žádané hodnoty výst. napětí) RUN shutdown méně 0,4 V L zastaví, H (větší než 1,3V) povolí funkci regulátoru A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 18

Napájení Step down nejčastěji používané regulátory v embedded aplikacích odstraní se problém výkonové ztráty v (v lineárním regulátoru) při napájení např. 12 V, 24 V,.. zdroj ( akumulátor, napáječ) musí být schopen poskytnout výstupní proud shodný s max. výstupním proudem step down regulátoru!! Další impulsní regulátory, Step up, - zvyšující, impulsní regulátory další druhy, viz. lit. volba tlumivky do impulsního regulátoru kritická, musí být dimenzována na daný proud a frekvenci impulsů, A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 19

Napájení Další impulsní regulátory, Step up, - zvyšující, impulsní regulátory (Boost converter) využití rázu L D U 1 S + C U 2 (mechanická analogie použití kladiva fáze akumulace energie síla, pohybová energie, zastavení, impuls síly) hydromechanická analogie vodní trkač, dlouhé potrubí, tekoucí voda, zastavení na výstupu, ráz, velký tlak, ) A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 20

Step Up měnič s MC34166 Step UP zařazen spínač s tranzistorem Q 2 pumpování energie do cívky, sepnut Q 1 a Q 2, rozepnutí Q 1, rozepnutí Q 2,, proud protéká D 1, L, D 2 a nabíjí C 0 A4B38NVS, 2012, J.Fischer, kat. měření, ČVUT FEL, Praha 21