Návrh izolovaného napájecího zdroje

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá návrhem, realizací a ověřením funkčnosti vícevýstupového izolovaného spínaného zdroje s využitím tranzistoru na bázi galia nitridu. Cílem bylo navrhnout zdroj s vysokou účinností, více výstupy a stabilním výstupním napětím při provozu na spínací frekvenci vyšší než 400kHz. Na základě úvodní rešerše byla zvolena flyback topologie, která je vhodná pro nízkovýkonové aplikace s více výstupy. Součástí práce je rovněž porovnání spínacích vlastností tranzistoru GaN a křemíkového MOSFETu. Praktická část práce se zaměřuje na návrh transformátoru, regulační smyčky a kompenzační sítě, včetně realizace dvou variant proudové zpětné vazby a dvou způsobů vinutí transformátoru. Pomocí měření byly ověřeny klíčové parametry zdroje, jako je účinnost, dynamická odezva, frekvenční charakteristika a stabilita výstupního napětí. Výsledky ukazují, že i přes dosaženou účinnost 63% je návrh úspěšný z hlediska stability a provozní spolehlivosti.

This thesis focuses on the design, implementation, and functional verification of a multioutput isolated switched-mode power supply using a gallium nitride transistor. The aim was to design a power supply with high efficiency, multiple outputs, and stable output voltage operating at a switching frequency above 400kHz. Based on an initial review of topologies, the flyback converter was selected as a suitable solution for low-power applications with multiple outputs. The thesis also includes a comparison of the switching characteristics of a GaN transistor and a conventional silicon MOSFET. The practical part of the work focuses on the design of the transformer, control loop, and compensation network, including the implementation of two variants of current sensing and two transformer winding configurations. Key parameters of the power supply, such as efficiency, dynamic response, frequency characteristics, and output voltage stability, were verified through measurement. The results show that despite achieving an efficiency of 63%, the design is successful in terms of stability and operational reliability.