Bachelor's Thesis

Modular power supply for sattelites

Final Thesis 4.84 MB Appendix 1.91 MB

Author of thesis: Kryštof Stránský

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Reviewer: prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc.

Abstract:

This Bachelor thesis addresses the issue of parallel connection of~switched-mode power supplies, suitable DC/DC converter topologies, and feedback control structures that enable efficient load sharing among multiple power modules. Parallel operation of switched-mode power supplies is commonly used in modern electronic systems, particularly in applications requiring higher output power, increased reliability, or~power supply redundancy.

The thesis focuses on the analysis of individual methods for paralleling switched-mode power supplies and their comparison in terms of control-loop stability, dynamic response, efficiency, and implementation complexity. Special attention is paid to the role of feedback loops and control algorithms, which significantly influence the ability of converters to~achieve uniform current sharing.

The main emphasis is placed on two fundamental load-sharing concepts: passive current sharing based on modification of the output voltage characteristic (droop control) and~active current sharing utilizing a control or communication signal between individual modules. The thesis also includes an analysis of typical issues associated with parallel operation, such as circulating currents, output voltage mismatches, and their impact on~control-loop stability.

Based on the performed analysis, a suitable structure of a parallel-connected power supply is selected, for which a behavioral signal model is developed. This model enables simulation of the system’s dynamic behavior, verification of current-sharing principles, and evaluation of the influence of feedback control on the stability of the overall power supply system.

Keywords:

switched-mode power supply, parallel operation of power supplies, current sharing, droop control, feedback control, DC/DC converter, behavioral model, space applications

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaBznamka

Grading

B

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své bakalářské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: Termín efektivita znamená účinnost? Student odpověděl, že tím myslel účinnost. AC analýza DC-DC měniče? Jak jste jí dělal, jaký model jste použil? Student odpověděl pomocí součástek, ze kterých udělal schéma. Použito bylo average modelování. Výkonová část a zpětná vazba.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc. (předseda)
prof. Ing. Dalibor Biolek, CSc. (místopředseda)
Ing. Vladimír Levek, Ph.D. (člen)
Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D. (člen)
Ing. Roman Prokop, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Pavlík, Ph.D.

Cílem bakalářské práce bylo prostudovat problemetiku paralelizace spínaných měničů napětí umožnit tak vznik platformy modulárního napájecího zdroje. Student k řešení dané problematiky přistupoval zodpovědně a pravidelně postup práce konzultoval. Ve shodě se zasdáním vytvořil simulační prostředí pro analýzu chování měniče. Správnost modelu ověřil srovnáním s hardwarovývm prototypem.

Vlastn text práce byl studentem průběžně konzultován nicméně dopracování nechal student až na poslední fázi (těsně před odevzdáním). Díky tomu nemohly být zapracovány všechny mé připomínky. Nicméně text je logicky členěn a po odborné stránce relativně dobře zvládnut. Až na drobnosti tak plně splňuje požadavky kladené na bakalářskou práci. Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem práci doporučuji k obhajobě. Points proposed by supervisor: 88

Grade proposed by supervisor: B

Bakalářské práce pana Kryštofa Stránského byla řešena pro potřeby ústavu mikroelektroniky.

Po prostudování metod paralelního řazení spínaných zdrojů měla být navržena koncepce zdroje s paralelním řazením jednotlivých dílčích zdrojů včetně behaviorálního modelu a funkčního prototypu pro ověření platností modelu a zhodnocení dosažených parametrů.

Předložená bakalářská práce má 132 číslovaných stran včetně literatury a seznamu zkratek a příloh. V přílohách je schéma měniče a dokumentace plošných spojů.

Struktura práce se odlišuje od obvyklého uspořádání bakalářských prací. Seznam literatury je na posledních třech stranách. V úvodních kapitolách je celá řada prázdných stránek, takže skutečný objem textu je podstatně menší než by 132 číslovaným stranám odpovídalo.

Je použito 42 odkazů na literaturu, které jsou citovány převážně v úvodních kapitolách.

V teoretickém úvodu jsou nejprve detailně vysvětleny jednotlivé typy měničů a uvedeny možnosti použití zpětnovazební regulace pro jejich řízení. Na tomto základě jsou v následujících kapitolách .. 3 Paralelní řazení spínaných zdrojů ..   a .. 4 Sériové řazení spínaných zdrojů ..    diskutovány problémy které se při vzájemném propojování spínaných zdrojů mohou vyskytnout.

V souladu se zadáním práce je dále v kapitole … 5 Analýza měničů … přehled metod pro analýzu používaných zapojení a  v kapitole … 6 Realizace Spínaného napájecího zdroje .. , která je těžištěm práce, je podrobný návrh dle požadavku zadání včetně detailního popisu návrhu použitých induktorů a transformátorů.  

Řešení předložené bakalářské práce na této úrovní bezpochyby vyžadovalo velké úsilí a představuje také velký objem zpracovávané informace. Dle mého názoru je postup návrhu optimální a bylo dosaženo velmi dobrých výsledků.

Je však také nutné konstatovat, že výskyt drobných nepřesností a špatně srozumitelných formulací v textu je zřetelně větší, než odpovídá běžnému standardu bakalářských prací a celkový dojem z této jinak velmi dobré práce zhoršuje.

Přes výše vedené nedostatky bylo zadání práce splněno a pan Kryštof Stránský prokázal, že je schopen samostatně vyřešit zadání technického charakteru.
Práci doporučuji k obhajobě. Topics for thesis defence:
  1. Pokuste se porovnat výrobní náklady na napájecí jednotku s paralelním propojením jednotlivých zdrojů s náklady na standardní zdroj stejného výkonu.
  2. Usnadnilo by se paralelní spojení spínaných zdrojů při zvýšení pracovního kmitočtu? Jaká jsou zde omezení?
Points proposed by reviewer: 85

Grade proposed by reviewer: B

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová