Yazar
Zengin, Özlem Özden
Basım Tarihi
2019-08-20
Konu
Anahtarlamalı mod güç kaynağı, Yüksek anahtarlama frekansı
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
961c90b4-a069-4b76-881f-fedcfb106edf
Lokasyon
Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü
Tarih
2019-08-20
Örnek Metin
Taşınabilirlik, güç yoğunluğu ve enerji verimliliği günümüzün en sıcak konuları arasında yer alıyor. Bu nedenle daha yüksek güç kapasiteli, daha küçük boyutlu ve daha yüksek verimli güç kaynağına olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Bu noktada anahtarlama frekansı, anahtarlamalı güç dönüştürücülerin boyutu üzerinde en belirgin etkiye sahiptir. Yüksek anahtarlama frekansı kullanılarak dönüştürücünün boyutu ve ağırlığı önemli ölçüde azaltılabilir; yani güç yoğunluğu arttırılabilir. Ayrıca yüksek anahtarlama frekansı kapasitör değerini düşürür ve dolayısıyla elektrolitik kapasitörler ortadan kaldırılabilir. Sonuç olarak güvenilir seramik tip kondansatör kullanılabilir. Anahtarlamalı Güç Kaynağı (SMPS) dönüştürücüler, bu dönüştürücülerin temel özelliği olarak anahtarlama frekansını kullanmakta olup, düşük ağırlık, hacim ve maliyet avantajları nedeniyle son zamanlarda önemli bir ilgi görmektedir. Literatürde hard anahtarlamalı topolojiler olan Buck, Boost, Buck-Boost, yback vb. konvansiyonel SMPS topolojileri mevcut olup anahtarlama frekansları sadece 100 kHz seviyelerine ulaşabilmektedir. Bu tip dönüştürücülerin anahtarlama frekansının arttırılması kayıpları kaçınılmaz olarak arttırmaktadır. Bu nedenle, kaybı sınırlamak için anahtarlama frekansının düşük seçilmesi gerekir. Sonuç olarak bu konvansiyonel topolojiler büyük kapasitör ve indüktör değerlerine ihtiyaç duymaktadır. Bu problemin çözümü için literatürde yumuşak anahtarlama davranışına sahip, anahtarlama frekansı MHz seviyesine kadar ulaşabilen rezonans dönüştürücüler önerilmektedir. Bu dönüştürücülerden E sınıfı rezonans dönüştürücü, kaynağın (MOSFET için) toprak bağlantısına sahip olduğu tek anahtara sahip olduğundan sürülmesi kolaydır. Ayrıca bu dönüştürücünün az sayıda bileşen kullanması nedeniyle kolay tasarım avantajı vardır. Dolayısıyla bu tezde bu avantajlardan dolayı E sınıfı rezonans dönüştürücü seçilmiştir. Bu çalışmada, 48 V giriş voltajından 24 V/60 W çıkış gücü elde etmek amacıyla E sınıfı bir DC/DC dönüştürücünün analizi, simülasyonu ve uygulaması yapılmıştır. Ayrıca bu özel araştırma için 0,5 MHz ve 1,2 MHz anahtarlama frekansları seçilmiştir. Öte yandan analizler PSIM simülasyonları ve deneyleriyle kanıtlanmıştır. Deneysel çalışmalardan elektrolitik kapasitörlerin yüksek anahtarlama frekansı ile ortadan kaldırılabileceği ve elektrolitik muadilleri yerine seramik tipi kapasitörlerin kullanılabileceği görülmüştür. Dolay syla, yüksek gu c yo gunlu guna, kucuk boyuta ve yuksek verimli ge sahip gu c kaynaklarina ihtiya c gunden gune artmaktad r. Bu noktada, yüksek anahtarlama frekansı ve tekli etkinliğe sahiptir. Yüksek anahtarlama frekansı yard m yla donu sturucu boyutu ve a g rl g du surulebilir, ba ska bir deyi sle gu c yo gunlu-gu artt r yapılabilir. Ek olarak, yüksek anahtarlama frekansı n kapasitörün azalmasıyla elektrolitik kapasitörler ortadan kaldırılabilir. Bunun sonucunda ise güvenli gi ve omru yüksek seramik tipi kapasitörler kullanılabilir hale geliyor. Anahtarlamal Gu c Kaynaklar (AGK), anahtarlama frekansı n devrenin temel özelli gi olarak kullanıcı ve bu donu sturuculer du suk a g l k, hacim ve maliyet avantajından dolay onemli bir ilgi kazanm st r. Edebiyat; Buck, Boost, Buck-Boost, yback gibi sert anahtarlama yapan ve anahtarlama frekansı sadece 100 kHz seviyelerine kadar c bölümün geleneksel topolojileri mevcuttur. Bu topolojilerde anahtarlama frekansı n artt rmak istenmeyen bir hızda kay plar artt rmaktad r. Dolay'ın ile kay plar'ı sınırlamak amac ile anahtarlama frekansının n ku cuk seçilmesi gerekmektedir. Anahtarlama frekansı n ku küçük se cilmesinden dolay bu donu sturuculer yüksek kapasitör ve en son çıkans de gerlerine ihtiya c duyarlıdır. Bu problemle ilgili literatürde yumuşak anahtarlama yapılabilir ve anahtarlama frekansı MHz seviyelerine c bölümünün rezonant donu sturucu topolojileri tekilmi karıştırılabilir. Bu donanım ve veride, E s n f topoloji tek bir anahtarlama elemanı kullanımı ve bu anahtarlama elemanı n n sos terminalinin topra ga ba glanmas ndan dolay surme avantajı sunar. Ayr ca, E s n f donu sturucu kolay tasar m ve du suk say da komponente sahiptir. Bundan sonra dolay bu tezde E s n f DC/DC donu yapısının 48 V giri s kayna ndan 24 V/60 W c k s olu sturdu gu durum i cin analiz, simulasyon ve teker teker smalar yap lm st r. Ek olarak anahtarlama frekansı i cin 1.2 MHz ve 0.5 MHz se cilmi s olup cal smalar bu anahtarlama frekanslarında ger çekle karıştırılmıştır. Diğer taraftan, analizler PSIM simülasyonları ve ayrıntılı cal smalarla kanıtlanm st r. Deneysel cal smalarda, yüksek anahtarlama frekansında cal sman n bir sonucu olarak elektrolitik kapasitör yerine seramik kapasitör orlerin kullanımı kararsız gi ve elektrolitik kapasitörlerin ortadan kaldırılabilmesi için gi görülebilmelidir.
