-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen askuharjoitukset, versio 14.9.2015. atkaisut ovat PDF-muodossa Myo:ssa (Myourses). Suositus, joka pätee myös kokeissa: kirjoita yhtälöt ensin kirjainlausekkeina, sijoita sitten vasta lukuarvot; S-järjestelmän yksiköt voit halutessasi jättää tällä kurssilla pois. Anna vastaus mielellään desimaalilukuna kolmen numeron tarkkuudella; tehtävien lukuarvot voit olettaa tarkoiksi. Sivunumerot viittaavat kirjoihin Sähkötekniikka ja piiriteoria (STPT) sekä lektroniikka ja puolijohdekomponentit (PJK). Harjoitus 1. 14. 15.9.2015. STPT, sivut 15 44, 66 71. Kiinnitä huomiota: jännitteen määrittely, virtojen merkitseminen, yhtälöiden muodostaminen, jännite- ja virtalähteen ero. Työkaluja ja perusjuttuja, tärkeä harjoitus! Koko kurssi tulee vahvasti pohjautumaan tähän ensimmäiseen laskuharjoitukseen kanta-asiakkaat eivät sitä usko. 11. Peruskomponentit ja peruslait (työkalut). aske jännitteet U ja U J. = 7 V, J = 2 A, 1 = 1 Ω, 2 = 2 Ω, 3 = 5 Ω. Tämä on (vakio)jännitelähde 1 2 U 3 U J J (vakio)virtalähde Monet tenttien osanottajat luulevat tietävänsä, mutta eivät tiedä, mikä on (vakio)virtalähde! 12. Peruslait. aske jännite U. 1 = 2 Ω, 2 = 2 Ω, 3 = 3 Ω, 4 = 5 Ω, J = 2 A, 1 = 4 V, 2 = 6 V. Tämä muistuttaa eniten koetehtäviä! 1 1 J 2 U 3 2 4 13. Yhtälöiden kirjoittaminen. aske vastusten jännitteet Kirchhoffin lakien avulla. = 2 V, J 1 = 2 A, J 2 = 2 A, 1 = 2 Ω, 2 = 2 Ω, 3 = 4 Ω. Ja tämä! U 1 1 J 1 2 U 2 J 2 U 3 3 2 3 14. Tasavirran teho. aske 2 :n ja 3 :n rinnankytkennän resistanssi 23 ja sen avulla 3 :n ottama teho P 3. = 1 V, 1 = 100 Ω, 2 = 200 Ω, 3 = 50 Ω. Tämä on tasajännitelähde 3 1 1 2 3 11. U = 6 V, U J = 16 V, = 1 A 12. U = 4 V 13. U 1 = 4 V, U 2 = 6 V, U 3 = 4 V 14. 23 = 40 Ω, 1 = 1 140 A, U 3 = 2 7 V = 0,286 V, 3 = 1 175 A, P 3 = 2 1225 W = 1,63 mw Seuraavat harjoitukset ovat hieman vaikeampia toivottavasti ehdit mukaan! U 3
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 2. 21. 22.9.2015. STPT s. 85 88, 97 99, 122 124, sekä erityisesti 149 165. Derivaattamuotoiset yhtälöt, differentiaaliyhtälöiden muodostaminen Kirchhoffin laeista, yhtälöiden ratkaiseminen. Komponenttien eli rakenneosien tunteminen on perustana lähes kaikkien sähköteknisten laitteiden toiminnan ymmärtämiseen. 21. Muutosilmiö, raja-arvot. aske kelan virta i ja jännite u ajan funktiona, kun tasajännitelähde irrotetaan piiristä avaamalla kytkin hetkellä t = 0. aske myös kelan virta ja jännite juuri ennen kytkimen avaamista: i(0 ) ja u(0 ) ja heti sen jälkeen: i(0 ) ja u(0 ). = 100 mh, = 1 kω, 2 = 10 Ω, = 10 V. i t = 0 2 u 22. ksponenttikäyrät. aske jännite u ajan funktiona, kun kondensaattori liitetään piiriin hetkellä t = 0. = 100 µf, 1 = 2 = 10 kω, U 0 = 2 V, = 10 V (tasajännite). Paras tärppi! i 2 i 1 2 t = 0 u(t) i 2 i 23. Vaimeneva värähtely. Kondensaattori on varattu jännitteeseen U 0 = 10 V. Kytkin suljetaan hetkellä t = 0. Piirissä alkaa kulkea virta i = Ae t/τ sin ωt. Kondensaattorin jännite on muotoa u = (D cos ωt sin ωt)e t/τ, kun t 0. A = 1 A, = 40 000 µf, = 5 H, = 10 Ω, ω = 2 rad s, τ = 1 s. Kuinka suuria ovat kertoimet D ja? t = 0 i u 24. Vaihtovirta. aske kondensaattorin virta i (ajan funktiona) jännitteen u = 2U sin(ωt ϕ) derivaatan avulla. Selvitä ensin tehollisarvo U ja vaihekulma ϕ (phi, vakio). Jännitelähde e = 2 sin ωt, missä = 10 V ja ω = 2π 50 rad s. = 10 Ω, = 1 π mf. sin(ωt ϕ) = sin ωt cos ϕ cos ωt sin ϕ cos(ωt ϕ) = cos ωt cos ϕ sin ωt sin ϕ aske tehtävä ensi viikolla kompleksiluvuilla! e i u 21. i = e t/τ A, u = 1000e t/τ V, τ = 0,1 ms, i(0 ) = i(0 ) = 1 A, u(0 ) = 0, u(0 ) = 1 kv 22. u = (5 7e t/0,5 s ) V 23. D = 10 V, = 5 V 24. U = 5 2 V, ϕ = 45 i(t) = 1 sin(ωt 45 ) A Muista ilmoittautua laboratoriotöihin Oodissa 21.9. 1.10.! Seuraava laskuharjoitus on erityisen tärkeä.
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 3. 28. 29.9.2015. STPT, sivut 197 224. Osoitinlaskenta: miten kompleksiluvut liittyvät siniaaltoihin, mitä tarkoittaa 3 4j = 5 53,13 = 5e j0,9273 rad? Tosi tärkeä harjoitus; ota laskin ja sen käyttöohje mukaan! uennoitsija osaa ehkä käyttää laskintasi kysy! Osoitinlaskenta on yksi tärkeimmistä sähkötekniikan ja elektroniikan laskumenetelmistä. Analogisen ja osin digitaalisen signaalin käsittely perustuvat siihen. Kaikkien laitteiden, jotka saavat käyttövoimansa vaihtovirrasta tai joissa kulkee vaihtovirtasignaaleja, toiminnan tarkastelussa joudutaan tekemisiin osoitinlaskennan kanssa. Tämän kurssin jälkeen hallitset kompleksilukulaskennan suvereenisti! 31. Osoitinlaskenta. Kuvan piirissä on sinimuotoinen jännitelähde. aske kelan jännite osoitinlaskennalla (kompleksiluvut). = 44 0 V, f = 50 Hz, = 10 Ω, = 18,38 mh. U Nyt olisi hyvä laskea tehtävä 24 uudestaan kompleksiluvuilla! 32. Tyyppitapaus, koetehtävän prototyyppi. aske virta. 1 = 10 90 0 V, 2 = 5 0 V = 5 V, = 10 Ω, = 25 mh, = 500 µf, f = 200/π Hz. 1 2 33. Hetkellisarvon laskeminen. aske kondensaattorin virran ja jännitteen hetkellisarvot hetkellä t = 5 ms. = 10 15 V eli e(t) = 2 10 sin(ωt 15 ) V, f = 50 Hz, = 2 Ω, = 5/π mf. Opit ymmärtämään kompleksilukujen yhteyden hetkellisarvoihin. e i u 34. mpedanssi ja admittanssi. aske oheisen piirin impedanssi. lmoita tulos kulmamuodossa. Paljonko on admittanssi summamuodossa? = 2 Ω, = 1 mh, 1 = 250 µf, 2 = 500 µf, ω = 2000 rad s. Z = 1 Y 1 31. U 11 j19 22 60 V, ω = 100π rad s 2 314 rad s Y U ϕ U ϕ U Z = U 32. = 1 j = 1,41 45 A, ω = 400 rad s 33. i = 5 sin(ωt 60 ) = 2,5 A, u = 10 sin(ωt 30 ) = 8,66 V, ωt = 90 34. Z = 3,16 71,6 Ω, Y = (0,1 0,3j) S ϕ U ϕ Seuraavalla kerralla käsitellään osoitinlaskentaa lisää! Jess, jesss, jessss!
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 4. 5. 6.10.2015. STPT, sivut 228 252. Miksi teho ei olekaan U? mitä tarkoittaa kompleksisen tehon kulma ϕ, mikä P määrää sähkölaskun suuruuden? Miten määritellään vaihe- ja pääjännite? Kolmivaihejärjestelmän Y-kytkentä. Vaihtovirran tehoon liittyvän teorian ymmärtämisellä on käytännön elämässä jopa taloudellista merkitystä. 41. Vaihtovirran teho, tärkeä! aske pätö-, lois- ja näennäistehot S 1 = S = P 1 jq 1 ja S 2 = S = P 2 jq 2. aske vielä kuorman tehokerroin :n kanssa ja ilman sitä. Vertaa virtoja ja toisiinsa. = 20 90 V, ω = 2 rad/s, = 2 Ω, = 2 H, = 0,1 F, = 4 A, = 4 2j A. S 1 S 2 moottori 42. Pätö- ja loisteho aske jännitelähteen virta, kun kuormana on neljä laitetta kuvan mukaisesti. P 1 = 100 W, cos φ 1 = ( 5 5 ) ind, Z 2 = (40 j20) Ω, P 3 = 0, Q 3 = 100 VAr, P 4 = 100 W, Q 4 = 0, = 100 0 V. P 1 cos φ Z 2 Q 3 1 P 4 43. aske pätöteho P, kun tiedetään, että 2 = 5 j5 A. = 1 H, = 2 Ω, = 0,25 F, ω = 2 rad s, 2 = 5 10j V. Tämä jää ehkä ajan puutteen takia kotitehtäväksi! 1 P 2 2 44. Sarjaresonanssipiiri ottaa lähteestä suurimman tehon sillä taajuudella, jolla kelan ja kondensaattorin reaktanssit kumoavat toisensa (X = X ). Millä taajuuksilla vastuksen ottama teho on puolet tästä? Kyseessä ovat puolen tehon eli ()3 db:n rajataajuudet. 41. S 1 = 40 j0 VA, S 2 = 40 j80 VA, cos φ 1 = 1, cos φ 2 = 0,447, = 2j A. 42. = 4 j4 = 5,66 45 A 43. P = 75 W 44. ω 3 db = 2πf 3 db = ± 2 4 2 abrat alkavat 6. 16.10.2015 ja jatkuvat 4.12. saakka. ue turvallisuusohjeet ennen labrojen alkua!
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 5. 11. 12.10.2015. STPT, sivut 269 301. Kolmivaihejärjestelmän yksivaiheinen sijaiskytkentä, kolmio- ja tähtikytkentä, pää- ja vaihejännite. Muuntajayhtälöt ja keskinäisinduktanssi. pätahtimoottori ja jättämä. 51. Symmetrinen kolmivaihejärjestelmä. aske vaihevirta S yksivaiheisen sijaiskytkennän avulla. = 230 0 V, Z = (15 j15) Ω, ω = 5 Ω. Muista, että kelan impedanssi on aina jω! S T S 52. Keskinäisinduktanssi. aske jännitteiden muuntosuhde n = U 2 U 1 (sama molemmissa kuvissa)? 1 = 100 mh, 2 = 400 mh, M = 200 mh, = 100 Ω, ω = 100 rad/s. Z Z Z M 1 2 U 1 1 2 U 2 M 1 2 U 1 1 2 U 2 53. pätahtimoottorin sijaiskytkentä. Kuvassa on epätahtimoottorin yhden vaiheen sijaiskytkentä. aske yhden vaiheen tyhjäkäyntivirta (s = 0) ja moottorin hyötysuhde kuormitustilanteessa jättämän arvolla s = 0,1. = 230 0 V, 1 = 0,6 Ω, 2 = 0,4 Ω, m = 400 Ω, X 1 = ω 1 = 0,8 Ω, X 2 = ω 2 = 0,5 Ω, X m = ω m = 20 Ω. Muista, että kelan impedanssi on aina jx! 1 = 48,8 25,1 A ja 2 = 46,7 14,1 A. P N 1 X 1 X 2 2 1 2 m X m P OUT 1s s 2 51. S = 20,6 177 A 52. n = U 2 U 1 = M 1 1jω 1 2 M2 1 = M 1 = 2 53. η = P OUT P N = 77 %, 0 = Z 1 Z m = 11,1 88,3 A Tähän päättyy 1. välikokeen alue. Päivitän toisen osan lähiaikoina. Välikokeeseen tulee yksi laskuharjoitustehtävistä (viikot 1 5) eri lukuarvoin. Koetehtäviä ratkaisuineen: kimmos.net Siirtojohtojen (26.10.) jälkeen alkaa 2.11. elektroniikka; se voi osoittautua kiinnostavaksi!
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 6. 26.-27.10.2015. STPT, sivut 303-336. Aina, kun taajuus on suuri (esim. TV-antenni) tai pulssit lyhyitä (esim. AN), tarvitaan siirtojohtoteoriaa. Moni muu kuin sinä ei sitä osaa! ikö valonnopeuskaan riitä poistamaan viiveitä, mitä tarkoittaa ominaisimpedanssi tai aallon heijastuminen ja läpäisy? 61. Pulssi ja siirtojohto. Jos T < 2 t, näkyy jännitelähteen (e = 5 V) lähettämä pulssi vaimenevana pulssijonona johdon toisessa päässä. Mitkä ovat pulssien korkeudet u 2 (t)? S = 150 Ω, Z = 50 Ω, = 200 Ω. t 0 {}}{{}}{ T S e u 1 Z u 2 u 2 62. Tasajännite ja siirtojohto. Tasajännitelähde liitetään tavalliseen teflon-eristeiseen parijohtoon hetkellä t = 0. Piirrä kuormavastuksen jännite u 2 (t) ajan funktiona ottamalla huomioon jänniteaallon edestakaiset heijastukset johdon päissä. = 100 V, S = 0 Ω, Z = 100 Ω, = 150 Ω, s = 4,14 m, ε r = 2,1. s {}}{ u 2 S t = 0 100 V u 1 Z u 2 100 ns t 63. Pulssin laskostuminen. Siirtojohdon ominaisimpedanssi on Z = 50 Ω ja viive t = 100 ns. aske jännite u(t), kun t = 105 ns. e = 10 V, T = 10 ns, e(0) = 0 V, S = 100 Ω, = 150 Ω. u t e t = 0 t = T S e } {{ } t Z u(t) 64. Siirtojohtoyhtälöt. aske siirtojohtoyhtälöiden avulla sinimuotoisen signaalilähteen virta S, kun kuormavirta 2 = 1 0 A. 1 = 10 Ω, 2 = 20 Ω, Z = 60 Ω, s = 5 12 λ. βs=150 {}} { Z S 1 2 S S 1 U 1 Z 2 61. u 2 ((2n 1) t) = 2 V; 0,6 V; 0,18 V; 0,054 V;... ; 0 V 62. t = 20 ns u 2 ((2n 1) t) = 120 V; 96 V; 100,8 V; 99,84 V;... ; 100 V 63. u( t T 2 ) = 2,5 V 64. S = 4,1 129 A Tämä oli jo toisen välikokeen aluetta. Kaksi seuraavaa viikkoa on omistettu tärkeimmille puolijohdekomponenteille. Ne ovat esimerkiksi mikropiirien perusosia, mutta on niillä paljon sovelluksia erilliskomponentteinakin. U 2
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 7. 2.-3.11.2015. PJK, sivut 89-90, 99-134. Ominaiskäyrän yhtälö ja parametrit, mikä on toimintapiste, miksi signaali näkee puolijohdekomponentit eri tavalla kuin tasavirta? Diodeja käytetään mm. vaihtovirran tasasuuntaukseen, hyötysignaalin erottamiseen kantoaallosta (ilmaisin), aaltomuodon muokkaamiseen, jännitteen rajoittimena, valaisuun (D), kaukosäätimissä (), optisessa tietoliikenteessä (laser), ym. ( ) 71. Diodin parametrit. Diodin ominaiskäyrä on muotoa: = S e U nu T 1, missä U T = 25 mv. Oheisesta piiristä mitataan diodin jännite U kahden eri vastuksen kanssa. Kun 1 = 170 Ω, on diodin jännite U 1 = 0,7 V, ja arvolla 2 = 9,5 kω on U 2 = 0,5 V. aske likimain parametrit S ja n. ähdejännite = 10 V (tasajännite). = S (e U nu T ( ) 1) S e U nu T (U >> nu T ) S (1) (U << 0) U 72. terointi. aske virran maksimiarvo esim. iteroimalla. e(t) = 10 sin(ωt) V, = 5 V, = 500 Ω, S = 1 na, nu T = 50 mv. i MAX u MAX i(t) i MAX e(t) e MAX 73. Taylorin sarja ja neliölaki. rään diodin virta on D = 0,59 ma, kun U D = 0,7 V. Mihin arvoon virta pienenee, jos diodin jännite pienenee 10 mv (u d = 10 mv)? k = 1 nu T = 20 1 V. U D u d nu i D (U D u d ) S e T S e [ U D nu T 1 ku d (ku d) 2 (ku d) 3 ]... 2! 3! }{{} 74. Tasavirta- ja piensignaalianalyysi. Piirissä on lähdejännite, jossa pieni sinisignaali ratsastaa suuremman tasajännitteen päällä: e N (t) = (4 0,067 sin ωt) V. aske diodin toimintapisteen virta D sekä tasavirtaresistanssi D, kun U D = 0,7 V. aske vielä dynaamisen resistanssin r d avulla vastuksen jännite u OUT (t). Aaltomuodon vähäistä muuttumista ei oteta huomioon. = 5600 Ω, S = 0,49 na, nu T = 50 mv. u d e nu T e N (t) i D (t) 71. n = 1,999, S = 45 na, 1 = 54,7 ma, 2 = 1,0 ma 72. i(t) max = 8,4 ma, u D (t) max = 0,7972 V 73. D (0,69 V) 0,483 ma 74. D = 0,589 ma, D = 1188 Ω, r d = 84,8 Ω, u OUT (t) (3,3 0,066 sin ωt) V u OUT (t) nsi kerralla transistori; sen perustana on diodin tapaan pn-liitos eli kahden Si-kerroksen rajapinta. Toinen puoli on heikosti seostettu ja toinen puoli V ryhmän alkuaineella. Toisin kuin vastuksessa tällaisen rajapinnan resistanssi riippuu virran suunnasta ja jännitteestä. Mikropiirit toteutetaan nykyään yleensä kanavatransitoreilla, jotka myös ovat ensi kerralla aiheena.
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 8. 9.-10.11.2015. PJK, sivut 135-158, 197-217. Mikä on virtavahvistus, transistorin epäideaalisuudet, miksi se kyllästyy? Ollaanko triodi- vai saturaatioalueella? Transistorin kantavirralla ja fetin u GS -jännitteellä voidaan lineaarisesti ohjata paljon suurempaa - tai S-virtaa; tähän perustuu niiden toiminta esimerkiksi signaalin vahvistimena, kytkimenä tai loogisen portin osana. Transistorien ja fettien sovelluskytkennät ovat hyvin samantapaisia. Fettien (MOSFT) suurimpana etuna on erittäin hyvä integroitavuus (MOS). lman niitä ei olisi mikroprosessoreita eikä nykyisiä hilavitkuttimia ja viihde-elektroniikan vimpaimia. Toisaalta jäisi enemmän aikaa esim. pajupillien veistelyyn. 81. Toimintapiste (lin.). aske oheisen transistorivahvistimen toimintapiste ( B, ja U ) olettaen, että U B = 0,7 V ja β = 99. B = 100 kω, = 3 kω, = 1 kω, BB = 2,7 V, = 9 V. U B B β B U BB B 1 2 e s u o 82. Transistorin kyllästyminen (epälin.). Mitä arvoja saa virta, kun kuormavastus vaihtelee välillä 0... 200 Ω. Oleta, että U kyllästyy kuvan mukaisesti arvoon 0,3 V. 1 = 4,65 kω, 2 = 700 Ω, β = 100, U B = 0,7 V, = 10 V. U 1 2 0,3 V 200 Ω 83. FT kytkimenä. Mikä on kytkimen jännitehäviö u N u OUT ja kanavan resistanssi r DS, kun u OUT = 1 V? K = 1 ma/v 2, U t = 2 V, U GG = 5 V, = 1 kω. u N U GG u OUT 84. Saturaatioalue. aske jännite U GS. U t = 2 V, K = 100 µa/v 2. 1 = 15 kω, 2 = 10 kω, = 10 V. 1 2 Q1 Q 2 81. B = 10 µa, = 0,99 ma, U = 5,03 V 82. Kun 97 Ω = 0,1 A 83. u DS = 0,268 (0,250) V, r DS = 268 (250) Ω 84. U GS1 = U GS2 = 4 V
-4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 9. 16.-17.11.2015. PJK, sivut 43-68. Mitä merkitsevät ideaaliopvan kolme nollaa? Operaatiovahvistin on ideaalisuutensa takia elektroniikan suosittu yleistyökalu. Se ei maksa juuri mitään, mutta silti sen soveltaminen käytäntöön on yhtä juhlaa; kaikki toimii aina! 91. nvertoiva vahvistin. aske virta. = 1 V, 1 = 10 kω, 2 = 47 kω, 3 = 100 Ω, = 1000 Ω. voisi olla esim. D-soitin ja kuuloke. 1 2 1 3 1 2 3 92. Negatiivinen resistanssi. aske virrat O ja 1. 1 = 1 kω, 2 = 2 kω, 3 = 5 kω, = 1 V. 1 3 O 1 2 Tätä piiriä voi käyttää huan piirissä (APA chua-circuit.i), joka on yksinkertaisin kaaosteorian testialusta (ks. PJK s. 64 ja 129). 93. Aktiivinen suodatin. aske kuvan alipäästösuodattimen siirtofunktio U OUT (jω). = 1 Ω, 1 = 1 Ω, 2 = 9 1, = 1 F. 1 2 U OUT 94. ntegraattori. Kondensaattorin jännite on muotoa: u (t) = 1 t 0 i(t)dt u (0). aske piirin lähtöjännite u O (t), kun e(t) = 1 sin ωt V, ω = 10 rad s, = 10 kω, = 1 µf, u (0) = 0. u (t) e(t) 91. = 4,7 ma 92. O = 1,4 ma, 1 = 0,4 ma 93. U 2 = 10 jω1 94. u O = (10 cos ωt 10) V i(t) u O (t) Viimeinen eli 10. harjoitus keskittyy elektroniikkalaitteiden teholähteisiin tärkeä ja jopa keskimääräistä hyödyllisempi aihe käytännössä!
U N U N U N -4210 SÄHKÖTKNKKA JA KTONKKA Kimmo Silvonen Harjoitus 10. 23.-24.11.2015. PJK, sivut 233-264, 282-284. Tarkastelu lohkoittain, yksinkertaistukset, mikä on regulaattori? aitteet vaativat toimiakseen syöttötehoa; aina sitä ei saada paristoista tai USB-liittimestä. Ylikuumeneminen on estettävä. 101. Tasasuuntaus, regulointi. Verkkomuuntajan (f = 50 Hz) toisiojännite on U 2 = 8 V. aske kondensaattorin maksimijännite û, jos yhden diodin jännitehäviöksi oletetaan U D = 0,7 V. Kuinka suurta on likimain jännitteen u aaltoilu, jos = 10 Ω ja Q = 0? Mikä on regulaattori- :n tehohäviö? = 4700 µf. U OUT = 5 V ( 7805). 230 V U2 u 7805 Q OUT U OUT 102. Hakkuriteholähde, SMPS. Vasemmalla olevat kuvat esittävät yksinkertaistettuja hakkuriteholähteitä, kun kytkin on kiinni. Oikealla olevissa kuvissa kytkin on auki. Oleta, että kytkin on kiinni puoli jaksoa kerrallaan (t ON = t OFF = T ). Diodin voit olettaa ideaaliseksi ja lähtöjännitteen vakioksi, jolloin kelan ( = 0,2 H) jännite on vakio yhden puolijakson ( t = T/2) 2 aikana (u = di = i ). aske lähtöjännitteet U dt t OUT1... U OUT3, kun U N = 12 V. U ON step-down U OFF 0... t ON i t ON... T i U OUT1 U OUT1 i i step-up U N buck-boost i U OUT2 U OUT3 i 103. Jäähdytysripa. Kuvan regulaattori (U O = 5 V) on kytketty eri jäähdytyslevyyn kuin transistori. evyn lämpöresistanssi on θ SA = 4 /W, regulaattoripiirin θ J = 3 /W ja piirin ja jäähdytysrivan välisen huonon liitoksen θ S = 0,5 /W. aske regulaattorin keskimääräinen pintalämpötila T, kun kuormavirta O = 5 A. yhenteet: J = junction (puolijohdeliitos), = case (komponentin kotelo), S = sink (jäähdytyslevy eli -ripa), A = ambient (ympäristö). T A = 25, = 15 V, 1 = 1,4 Ω. Jos transistorin β = 20, on B = 0,214 A; 1 = 0,5 A. 1 1 101. û 9,9 V, u = 1,06 V, P G 2,2 W 102. U OUT1 = 6 V, U OUT2 = 24 V, U OUT3 = 12 V 103. T = 54,9, P G = 6,64 W. 104. i sopinut neljättä tehtävää! Koealue päättyy tähän B 7805 Q 0 G O U O Kuorma