Teholähdepiirilevyn suunnittelu akkukäyttöiseen laitteeseen
Reiman, Mika (2002)
Diplomityö
Reiman, Mika
2002
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20021295
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe20021295
Tiivistelmä
Teholähdepiirilevyn suunnittelu etenkin kooltaan pieneen akkukäyttöiseen laitteeseen
on monivaiheinen suunnitteluprosessi. Teholähdetopologioiden valinta levylle määrää
heti alkuunsa kuinka vakaata jännitettä levyllä voidaan tuottaa, kuinka suuria tehoja siitä
voidaan ottaa, miten paljon häiriöitä levy tuottaa ympäristöönsä ja ennen kaikkea, kun
akkukäyttöisestä laitteesta on kysymys, kuinka hyvään hyötysuhteeseen sillä voidaan
päästä.
Suunnittelun kannalta hakkuriteholähde on teholähdetopologioista vaativin. Tässä
työssä paneudutaankin tarkemmin boost-hakkuriteholähteen suunnitteluun. Pelkkä
hakkurin komponenttien mitoitus ei takaa teholähteelle parasta mahdollista toimintaa,
vaan myös piirilevysuunnittelulla on suuri merkitys.
Akkukäyttöisen laitteen teholähdepiirilevyn suunnittelu ei rajoitu yksinomaan
teholähteiden suunnitteluun vaan levy sisältää usein myös muuta oheiselektroniikkaa,
yleensä ainakin laitteen käynnistyselektroniikan sekä akun latausjärjestelmän. Etenkin
akun latausjärjestelmän suunnittelu saattaa muodostua hyvinkin monimutkaiseksi
tehtäväksi. Tässä työssä onkin tutkittu muutaman yleisimmän akkutyypin
latausmenetelmiä.
Työssä suunnitellaan myös käytännössä teholähdepiirilevy akkukäyttöiseen
mittalaitteeseen. Levyn toimintaa tutkitaan erinäisin mittauksin, joilla pyritään
selvittämään levyn heikkoudet. Näiden heikkouksien pohjalta levystä suunnitellaan
paranneltu versio. Tällekin levylle tehdään samat mittaukset kuin edelliselle versiolle,
joista selviää parannusten onnistuminen.
on monivaiheinen suunnitteluprosessi. Teholähdetopologioiden valinta levylle määrää
heti alkuunsa kuinka vakaata jännitettä levyllä voidaan tuottaa, kuinka suuria tehoja siitä
voidaan ottaa, miten paljon häiriöitä levy tuottaa ympäristöönsä ja ennen kaikkea, kun
akkukäyttöisestä laitteesta on kysymys, kuinka hyvään hyötysuhteeseen sillä voidaan
päästä.
Suunnittelun kannalta hakkuriteholähde on teholähdetopologioista vaativin. Tässä
työssä paneudutaankin tarkemmin boost-hakkuriteholähteen suunnitteluun. Pelkkä
hakkurin komponenttien mitoitus ei takaa teholähteelle parasta mahdollista toimintaa,
vaan myös piirilevysuunnittelulla on suuri merkitys.
Akkukäyttöisen laitteen teholähdepiirilevyn suunnittelu ei rajoitu yksinomaan
teholähteiden suunnitteluun vaan levy sisältää usein myös muuta oheiselektroniikkaa,
yleensä ainakin laitteen käynnistyselektroniikan sekä akun latausjärjestelmän. Etenkin
akun latausjärjestelmän suunnittelu saattaa muodostua hyvinkin monimutkaiseksi
tehtäväksi. Tässä työssä onkin tutkittu muutaman yleisimmän akkutyypin
latausmenetelmiä.
Työssä suunnitellaan myös käytännössä teholähdepiirilevy akkukäyttöiseen
mittalaitteeseen. Levyn toimintaa tutkitaan erinäisin mittauksin, joilla pyritään
selvittämään levyn heikkoudet. Näiden heikkouksien pohjalta levystä suunnitellaan
paranneltu versio. Tällekin levylle tehdään samat mittaukset kuin edelliselle versiolle,
joista selviää parannusten onnistuminen.