T.C. KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

T.C.
KOCAELİ ÜNİVERSİTESİ
ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
DC-DC BOOST CONVERTER DEVRESİ
AHMET KALKAN
110206028
Prof. Dr. Nurettin ABUT
KOCAELİ-2014
1. ÖZET
Bu çalışmada bir yükseltici tip DA ayarlayıcısı ( Boost Converter ) deneysel olarak gerçekleştirilmiş, simulasyon
sonuçlarıyla deneysel çalışmanın sonuçları karşılaştırılmıştır.
2. GİRİŞ
Gücün kontrol edilme yollarından birisi bir gerilim seviyesinden başka bir gerilim seviyesine güç
dönüştürme işlemidir. Alternatif akımda (AA) dönüştürme işlemi transformatörlerle verimli olarak
yapılmaktadır. Fakat transformatörler doğru akım (DC/DC) güç dönüşümü için kullanılmaz. Bu tezde
DC-DC konvertörlerin yük akımı ve gerilimine göre incelenmesi amaçlanmıştır. Ancak incelemenin
büyük bir bölümü anahtarlama modlu çalışan ve gerçekleştirdiği işlem açısından beş gruba
ayırabileceğimiz.
DC-DC
konvertör
çeşitlerine
ayrılmıştır.
Gücün DC/DC dönüşümünün verimli olarak yapılabilmesi için anahtar mod konvertörlerine ihtiyaç
vardır. Güç konvertörleri, reaktif elemanlarve anahtarlardan meydana gelir. Çalışma prensibi devrede
kullanılan anahtarların iletim ve kesim sürelerinin ayarlanması ile yapılır. Yükü besleyen gerilim
frekansı büyük değerlerde ise pratik olarak yüke kesintisiz DC güç aktarımı mümkün olur. Bu tür
konvertölerin tatmin edici işletimi, reaktif elemanların uygun konfigürasyona ve uygun anahtarlama
metotlarına bağlıdır.
3. DC-DC BOOST(YÜKSELTİCİ) DEVRE ÇALIŞMA PRENSİBİ
Bir DA gerilimi başka bir değerdeki DA gerilime dönüştüren güç elektroniği düzenlerine DA
ayarlayıcı ( DC to DC converter ) denir. DA ayarlayıcılar gerçekleştirdiği işlev açısından
sınıflandırılacak olursa üç temel devre çeşidi vardır.
•
Düşürücü tip DA ayarlayıcı
•
Yükseltici tip DA ayarlayıcı
•
Düşürücü-Yükseltici tip DA ayarlayıcı
Örnek bir dc-dc boost devresi
Gerekli işlemler yapıldığında devrenin giriş gerilimi ve çıkış gerilimi arasındaki bağıntı aşağıdaki
gibidir.
𝑉ç𝚤𝑘𝚤ş =
𝑉𝑔𝑖𝑟𝑖ş
1−𝐷
Devrenin Çalışması
Yükseltici tip DA ayarlayıcı adında da anlaşıldığı gibi girişindeki doğru gerilimi yükselterek çıkışa
iletir. Başka bir deyişle çıkış gerilimi giriş geriliminden yüksektir. Mosfet iletimde iken çıkış direnci
daha önceden şarj olmuş kondansatör üzerinden beslenir. Anahtarlama elemanı kesimde iken ise çıkış
direnci hem kaynaktan beslenir hem de bobin üzerinden ani bir akım geçmesinden dolayı bobinde
oluşan zıt emk tarafından beslenir. Böylece çıkış gerilimi kaynak gerilimden daha yüksek olur.
Yükselmenin ne kadar olacağı kullanılan bobinin endüktansı ile alakalıdır. Bobin kısa devre özelliği
gösterdiği için anahtarlama işleminin yüksek frekansta sürekli olarak tekrar edilmesi gerekir.
Anahtarlama frekansı mosfetin gate uçuna gelen tetikleme sinyali ile belirlenir.
4.DEVRE ŞEMASI VE ELEMANLARI
470 uH bobin
0.1 ohm direnç
BUZ11 mosfet
150 uF kutuplu kondansatör
100 ohm direnç
4.7k pot (simülasyonda deneysel frekansı gözlemlemek için 100k pot kullanılmıştır özellikle 720
hz yi gözlemleyebilmek için.)
10nF kondansatör
555 entegre
3 tane 47 ohm taş direnç
1N4148 diyot
5.ALINAN DENEYSEL VE SİMÜLASYON SONUÇLARI
Kondansatör akımı
720 hz
1khz
10khz
68khz
Bobin Akımı
720hz için
1khz
10khz
68khz
Devre çıkış gerilimi
720hz için
1khz
10khz
68khz
Kare Dalga
Çıkış gerilimi 1 khz için
555 kare dalga
7.DEVRE ONAY ŞEMASI
8.SONUÇLAR VE ÖNERİLER
Devrede frekans değişimine bağlı olarak çıkış geriliminde dalgalanmalar gördük.
Yapılan bu devre temel bir dc dc boost devresidir. Grafiklerde gördüğümüz üzere her ne kadar
simülasyon sonuçları ve deneysel çalışma farklılık göstersede alınan değerler birbirlerine yakındırlar.
Ancak zamanımızda teknolojinin gelişmesi üzerine artık mikrodenetleyicilerle daha kapsamlı ve doğru
bir dc dc konvertör devresi yapılabilir. Yarı iletken teknolojisinin çok gelişmesi üzerine neredeyse
simülasyon sonuçlarıyla aynı derecede sonuçlar elde edilebilir.
Pot değerinde değiştirmelerle frekans ayarını yaptık.
Kullandığımız elemanlar gayet basit ve bilindik elemanlar. Yalnız mosfet çok ısınıyordu bunun için ya
yolları kalın yapmamız yada soğutucu bağlamamız gerekiodu bu yüzdende air conditionerli basit bi
soğutucu bağladık mosfetin ucuna.
9.KAYNAKLAR
1. Nasır Çoruh, Tarık Erfidan, Satılmış Ürgün "DA DA Boost Dönüştürücü Tasarımı ve
Gerçeklenmesi", Elektrik-Elektronik-Bilgisayar Mühendisliği Sempozyumu, Eleco 2008
2. Güç elektroniği ders notları