GERBEL, P. Návrh trojitého laboratorního napájecího zdroje [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2017.
Cílem projektu byl návrh koncepce a realizace trojitého laboratorního napájecího zdroje zadaných parametrů, ověření funkčnosti dílčích částí počítačovou simulací a porovnání s výsledky praktických měření. Zadání práce student splnil částečným způsobem, především prokázal jisté konstruktérské a realizační schopnosti, v jiných částech je řada nedostatků jak věcných, tak formálních. Teoretický úvod je zbytečně obsáhlý, s principiálními zapojeními převzatými z učebnic, které nebyly překresleny a jsou nevalné kvality. Celková koncepce je založena na kombinaci lineárního napájecího zdroje (2 × 0-30 V / 3 A) a zdroje spínaného (0-6 V / 5 A). Zapojení lineárního zdroje bylo sice převzato z citované literatury, byly však provedeny další návrhové výpočty a modifikace parametrů zdroje. Při práci student využíval simulační nástroje výrobců použitých komponent, jako LTpowerCAD II firmy Linear Technology nebo Multisim firmy National Instruments. Měření a zobrazování napětí a proudů je navrženo s mikrokontrolérem ATmega16 firmy Atmel. Byl proveden návrh parametrů transformátoru a chlazení lineárního napájecího zdroje s ventilátory. Zdroj byl zkonstruován a byly proměřeny jeho zatěžovací charakteristiky, výstupní odpor a účinnost. V této části jsou patrné některé nesrovnalosti, např. naměřené zatěžovací charakteristiky lineárního zdroje se vice blíží ideálnímu zdroji napětí než výsledky simulací a jeho naměřená účinnost je až příliš optimistická. V práci se vyskytují některé další formání nedostatky, na některé již bylo upozorňováno v semestrální práci (např. chybějící mezery mezi numerickou hodnotou a fyzikální jednotkou), v anglickém abstraktu „it’s” namísto „its“, v textu odkazy na obrázky „Obr…“ s velkým písmenem, nevhodný znak pro násobení (*), některé veličiny v textu nejsou psány kurzívou, naopak je kurzíva použita pro některé fyzikální jednotky ve vzorcích, jsou prohozené hodnoty konstanty „k“ ve vzorci (1.1) pro jednocestné a dvojcestné usměrňovače, některé odstavce jsou zarovnávány do bloků, jiné nikoliv, v závěru jsou v textu použity různé fonty. Na studentovi mohu ocenit jeho zájem o problematiku a samostatnost, nevyužil např. ani možnosti výroby desek plošných spojů na naší katedře, které si vyrobil svépomocí. Student je zjevně více zaměřen na vlastní konstrukční a realizační práce, k docílení uspokojivějšího výsledku by bylo třeba vynaložit většího úsilí.
Autor měl za úkol navrhnout a realizovat laboratorní zdroj obvyklé konstrukce s digitální indikací provozních parametrů. Podle předložené práce zdroj zkonstruoval a ověřil jeho funkčnost, dokumentace je ale nedostatečná, obsahuje závažné nedostatky a zpochybňuje řadu aspektů realizace. V teoretickém úvodu (kapitola 1 a 2) se autor detailně věnuje triviálním zapojením usměrňovačů, obecným principům stabilizace napětí a zmiňuje různé topologie spínaných zdrojů, které ale s prací souvisí jen okrajově. Text obsahuje zavádějící i zcela chybná tvrzení, jde v podstatě jen o hrubý extrakt informací z literatury bez jakýchkoliv závěrů. Ocenil bych alespoň stručný rozbor požadavků na jednotlivé komponenty systému a úvahu nad koncepcí celého zdroje, který by vedla k blokovému schématu v následující kapitole. Samotný popis realizace je uveden blokovým schématem, které je ale značně chaotické. Je obtížné z něj pochopit architekturu zdroje, tím spíše, že jeho velmi strohý textový popis nekoresponduje s obrázkem (kde je "zdroj3"?). Není jasné, zda jsou spolu jednotlivé části galvanicky spojeny či naopak izolovány. Následuje popis návrhu DC/DC měniče pro výstup 0-6V. K jeho návrhu autor použil automatický nástroj, což je v pořádku, ale už vstupní parametry nejsou korektní (rozsah vstupního napětí). Vybraný obvod navíc z principu nesplňuje požadavky zadání: měnič může mít na výstupu napětí minimálně 0,8V (ne požadovaných 0V). Navíc použitá metoda snímaní proudu (nekompenzovaný rezistor R3 na zemní svorce) v autorově zapojení zavádí závislost výstupního napětí na proudu a odděluje zem systému od záporné výstupní svorky zdroje. Analýza stability je provedena pouze pro výstupní napětí 6V, ne pro různá nastavení výstupního napětí. Tvrzení, že velké zvlnění výstupního napětí je způsobeno velkým ESR výstupních kondenzátorů, je nesmyslné. S návrhem DC/CD měniče, který využívá moderní řídicí obvod v obtížně osaditelném pouzdře (jak jste jej osazoval?), ostře kontrastuje část zabývající se lineárním stabilizátorem. Autor z internetu kompletně převzal letité zapojení z historických diskrétních součástek. Kapitola 3.2.3 je jen zestručněný popis zapojení převzatý z internetu, bez jakékoliv vlastní invence. V následující kapitole autor ukazuje simulaci zapojení lineárního zdroje v programu MultiSim. Ta je provedena jen velmi stroze a pochybně, jediným důvodem její realizace je patrně požadavek zadání. Na citlivostní analýzy nebo analýzu stability autor zcela rezignoval. Zobrazení provozních údajů (výstupní napětí a proudy) autor realizoval pomocí dvojice znakových LCD displejů. Bohužel jeden použil společně pro oba lineární zdroje, což vede ke galvanickému spojení obou větví a tím ke značné degradaci vlastností zdroje. Samotné měření veličin je prováděno pouze pomocí mikrokontroléru (interní převodník i reference), zapojení je minimalistické, nejsou provedena žádná opatření pro omezení rušení a šumům. Program mikrokontroléru tvoří jeden autorem vytvořený zdrojový kód ("Zdroj.c"), který se stará o čtení hodnot z převodníků a jejich zobrazení na LCD. Kód prozrazuje, že ani v programování není student zběhlý (např. zcela nesmyslně používá paměť EEPROM), navíc obsluhuje pouze jeden pár měření proud/napětí. Podezřele pak působí kombinace anglicky a slovensky psaných komentářů. Řízení ventilátorů je provedeno pomocí dalšího převzatého zapojení (opět jiná grafika a značení součástek), které duplikuje některé části zapojení (stabilizace na 12V a 5V). Přitom použití mikrokontroléru k tomuto účelu se přímo nabízí, když už jej autor ve zdroji má. I další části návrhové práce vykazují výše zmíněné závažné nedostatky, které nemá smysl dále opakovat a rozepisovat. V závěru práce autor uvádí výsledky měření, některé hodnoty ale budí podezření o jeho věrohodnosti (např. neměnná hodnota Uin v tabulce E1). Student se ani nepozastavuje nad nesmyslnými údaji, které změřil: účinnost lineárního zdroje při vstupním napětí 32V a výstupním napětí 10V z principu nemůže být větší, než 31% (autor uvádí 50-54%). Jak je možné, že výstupní odpor spínaného zdroje je dle jeho výpočtu 22 mOhm, když je na jeho výstupu sériově zapojen rezistor 0,47 Ohm? V příloze práce postrádám zdrojové soubory schémat zapojení, plošných spojů i souborů pro simulaci. Schéma zapojení lineárního zdroje a části regulace ventilátorů jsou v práci pouze v převzaté podobě, nepřekreslené do návrhového systému, což působí velmi nevěrohodně. Práce je zbytečně členěna do velkého množství kapitol, řada z nich obsahuje pouze 1-3 řádky textu. Společně s volbou velkého řádkování se tak autor evidentně snažil uměle zvětšit počet stran práce.
eVSKP id 102254