2. ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAKLARI (AGK, SMPS)

Transkript

1 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR. ANAHARAMA GÜ KAYNAKAR (AGK, SMPS) ANM VE SNFANDRMA Genel anım ve Sınıflandırma Genel olarak DC ü kaynakları düzensiz ve ok dalalı bir DC erilimden ayarlı ve reüleli bir DC erilim elde etmeye yarar. Bu kaynaklar,. ineer ü kaynakları. Anahtarlamalı ü kaynakları 3. Rezonanslı ü kaynakları şeklinde 3 enel ruba ayrılır. Gü Kaynaklarından Beklenen Önemli Özellikler. Yüksek verim, yüksek ü yoğunluğu. Düşük fiyat, düşük haim 3. Az bakım, az ürültü 4. Yüksek üvenilirlik, uzun aranti 5. Giriş eriliminde büyük dalalanmalara müsade 6. Düzün ıkış erilimi, uuz ıkış filtresi 7. Giriş ve ıkış arasında elektriksel izolasyon 8. Yüksek ülere erişebilme, aralel bağlanabilme 9. Aşırı akım ve kısa devre koruması Anahtarlamalı Gü Kaynaklarının Sınıflandırılması Gü katındaki elemanlara öre anahtarlamalı ü kaynakları,. Diyot ve Kondansatörlü. Endüktans ve ek ıkışlı 3. ransformatörlü olmak üzere ü enel ruba ayrılır. Diyot ve kondansatörlü anahtarlamalı ü kaynaklarının,. Düşürüü (Buk). Yükseltii Boost) 3. Düşürüü-Yükseltii (Buk-Boost) olmak üzere 3 türü mevuttur. Bu kaynaklar, enellikle düşük ülerde irişten daha yüksek erilimler elde etmek iin kullanılır. İşitme aletlerinde, sıvı kristal östereli saatlerde ve il erilimlerinin yükseltilmesinde bu kaynaklar yayın olarak kullanılmaktadır. 7

2 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Endüktans ve tek ıkışlı (izolasyonsuz) anahtarlamalı ü kaynaklarının,. Düşürüü (Buk). Yükseltii (Boost) 3. Düşürüü-Yükseltii (Buk-Boost) olmak üzere 3 türü bulunmaktadır. Genel olarak, bu kaynakların tasarımı transformatörlü olanlardan daha kolaydır. Anak, en önemli dezavantajları iriş ve ıkış arasında elektriksel izolasyonunun olmamasıdır. ransformatörlü (izolasyonlu) anahtarlamalı ü kaynaklarının ise,. Geri Dönüşlü (Fly Bak). İleri Yönlü (Forward) 3. Yarım Körü (Half Bride) 4. am Körü (Full Bride) 5. Push Pull (Push-Pull) türleri mevuttur. Bu kaynakların en önemli özelliği, iriş ile ıkış arasında izolasyonun sağlanması ve ok sayıda ıkışın elde edilebilmesidir. Anahtarlamalı Gü Kaynaklarının Blok Diyaramı Anahtarlamalı Dönüştürme Kavramı Anahtarlamalı ü kaynaklarında, rensi olarak ıkış ü katındaki yarı iletken kontrollü eleman ya da elemanlar uyun bir frekans ve aralıklarla anahtarlanır, dalalı bir DC erilim veya AC erilim üretilir. DC erilim doğrudan AC erilim ise doğrultularak süzülür. Böylee, ayarlanabilen ve reüleli bir DC erilim elde edilmiş olur. Anahtarlamalı temel DC DC dönüştürüüler, bir kontrollü yarı iletken ü elemanı, bir yarı iletken ü diyodu ve bir anahtarlama endüktansından oluşan 3 temel elemanın farklı şekillerde bağlanmasıyla elde edilmiştir. Devrede ya tam iletimde ya da tam kesimde olarak alıştırılan kontrollü ü elemanına, ü anahtarı veya aktif eleman denilmektedir. Gü diyodu ise yarı 8

3 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR iletken asif elemandır. Ayrıa, alışma frekansına öre endüktans değerinin yeterine büyük olduğu ve böylee endüktanstan een akımın enellikle kesintisiz olduğu kabul edilmektedir. Anahtarlamalı dönüştürüülerin alışma rensibi, anahtarlanan endüktansın enerji aktarımına dayalıdır. Bu dönüştürüülerde, bir anahtarlama eryodu ierisinde ya ü anahtarı ya da ü diyodu iletimdedir. Genellikle, anahtar iletimde iken endüktansa enjekte edilen enerji, diyot iletimde iken ıkışa aktarılır. DC PWM Kontrol ekniği Anahtarlamalı DC DC dönüştürüülerde, bir anahtarlama eryodu ierisinde ü anahtarı iletim süresinin eryoda oranı, darbe/eryot oranı, doluluk oranı veya bağıl iletim süresi olarak tanımlanır ve veya D ile österilir. Böylee, bağıl iletim süresi iin, ve 0 yazılabilir. bağıl iletim süresinin kontrolü ile, DC ıkış eriliminin ayarlanması ve bu erilimin kaynak erilimi ile yük akımındaki değişmelere karşı reüle edilmesi sağlanmaktadır. Bu dönüştürüüler, enellikle Darbe Genişlik Modülasyonu (PWM) tekniği ile kontrol edilmektedir. Bu teknikte, enellikle sabit alışma frekansı altında ü anahtarının iletim süresi değiştirilerek, bağıl iletim süresi ve böylee DC ıkış erilimi kontrol edilmektedir. Gerekleştirilmesi de olduka kolay olan PWM tekniğinde, ü anahtarı kontrol sinyalinin nasıl elde edildiği ve kontrolün nasıl sağlandığı, rensi olarak aşağıdaki şekilde örülmektedir. PWM tekniğinde, istenen bir referans erilim V r ile eribesleme erilimi V f nin bir amlifikatörden eirilmesiyle kontrol erilimi V elde edilmekte ve bu erilim ile istenen frekansta testere dişi erilim V st nin karşılaştırılmasıyla ü anahtarının kontrol sinyali elde edilmektedir. Burada, referans iriş erilimi ile DC ıkış eriliminin ayarı ve eribesleme iriş erilimi ile DC ıkış eriliminin reülasyonu sağlanmaktadır. Anahtarlamalı dönüştürüülerin DC ıkış erilimi, ayrıa Frekans Modülasyonu (FM) tekniği ile de kontrol edilebilmektedir. Bu teknikte ise, anahtarlama frekansı veya eryot değiştirilerek, bağıl iletim süresi ve böylee DC ıkış erilimi kontrol edilmektedir. Bu kontrol yöntemi, anak hafif yük veya eii rejim şartlarında alışma ibi zorunlu hallerde ve eii olarak kullanılmaktadır. 9

4 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR İZOASYONSZ EME DC-DC DÖNÜŞÜRÜCÜER Düşürüü (Buk) AGK Düşürüü (buk) dönüştürüünün devre şeması ve bu devrenin kararlı rejimdeki alışması ile ilili temel dala şekilleri aşağıda verilmiştir. Bu dönüştürüüde, temel olarak, ü anahtarı iletimde iken iriş erilim kaynağı hem ıkışı besler hem de endüktansa ilave bir enerji enjekte eder ve ü diyodu iletimde iken endüktanstaki bu ilave enerji ıkışa aktarılır. Kararlı rejimde alışan bu dönüştürüüde, sıfır ile iriş erilimi arasında kontrol edilebilen bir DC ıkış erilimi elde edilir. Gü elemanları iriş erilimine maruz kalır Endüktans ıkışa seri bağlı olduğundan, ortalama olarak endüktans akımı ıkış akımına eşittir, ıkış akımındaki dalalanma ve erekli kondansatör değeri ok düşüktür. Fakat, iriş erilim kaynağından ekilen akım ok dalalıdır. ıkış Geriliminin Hesabı aralığı iin, di dt aralığı iin, di dt bağıntıları yazılabilir. Bu bağıntılardan, olduğuna öre, sonuu Aynı zamanda, = veya = / = bağıntıları eerlidir. 0

5 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Genel anımlar : ransistorün iletim süresi : Diyodun iletim süresi : Anahtarlama (Darbe) eryodu D : ransistör akımı D : Diyot akımı : Endüktans akımı, fp P P, P P, D f : Anahtarlama (Darbe) Frekansı : Bağıl İletim Süresi Yaılan Kabuller i : Sürekli, kesintisiz, ve : Sabit Bu Devreye Ait Bağıntılar /3 iin, ve ve : 3 birim : birim

6 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Endüktans Akımındaki Dalalanmanın Hesabı ve aralıkları iin aşağıdaki eşitlikler yazılabilir. () den () () Bu ifade () de yerine konulursa, f. sonuu Ara işlemlerde her zaman = + = / = =(-) f / P P enel bağıntılarından yararlanılır. ' nin ' ya öre türevinin sıfıra eşitlenmesiyle, aşağıdaki ibi akımdaki maksimum dalalanma miktarı hesalanabilir. d d max 4f f -=0 =/ Kondansatör Gerilimindeki Dalalanmanın Hesabı Her zaman kondansatörlerde, C.. t endüktanslarda,.. t enel ifadeleri eerlidir. i. dt enel tanımından, C

7 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR / / / t.dt C 0 / 8f C 0 / t.dt / Gerilimdeki maksimum dalalanma iin ise, yazılabilir. C max 8f l max C Yükseltii (Boost) AGK Yükseltii (boost) dönüştürüünün devre şeması ve bu devrenin kararlı rejimdeki alışması ile ilili temel dala şekilleri aşağıda verilmiştir. Bu dönüştürüüde, temel olarak, ü anahtarı iletimde iken iriş erilim kaynağı sadee endüktansa ilave bir enerji enjekte eder ve aynı esnada yükü kondansatör besler. Gü diyodu iletimde iken ise, hem iriş erilim kaynağı ıkışı besler hem de endüktanstaki ilave enerji ıkışa aktarılır. Kararlı rejimde alışan bu dönüştürüüde, DC ıkış erilimi, iriş erilimi ve belirlenen bir maksimum erilim arasında kontrol edilir. Gü elemanları ıkış erilimine maruz kalır. Endüktans irişe seri bağlı olduğundan, endüktans akımı iriş akımına eşittir ve iriş akımındaki dalalanma ok düşüktür. Fakat, ıkış akımındaki dalalanma ve erekli kondansatör değeri yüksektir. Ayrıa, bu dönüştürüü boşta alıştırılamaz. Yükseltii dönüştürüüde, aralığı iin, di dt aralığı iin, di dt ıkış erilimi iin, Giriş akım iin, bağıntıları eerlidir. 3

8 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Yaılan Kabuller i : Sürekli, kesintisiz, ve : Sabit Bu Devreye Ait Bağıntılar /3 iin, ve ve : birim : 3 birim 4

9 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Düşürüü-Yükseltii (Buk-Boost) AGK Düşürüü yükseltii (buk boost) dönüştürüünün devre şeması ve bu devrenin kararlı rejimdeki alışması ile ilili temel dala şekilleri aşağıda verilmiştir. Bu dönüştürüüde temel olarak, ü anahtarı iletimde iken iriş erilim kaynağı sadee endüktansa ilave bir enerji enjekte eder ve aynı esnada yükü kondansatör besler. Gü diyodu iletimde iken ise, sadee endüktanstaki ilave enerji ıkışa aktarılır. Kararlı rejimde alışan bu dönüştürüüde, sıfır ve belirlenen bir maksimum erilim arasında kontrol edilebilen bir DC ıkış erilimi elde edilir. Gü elemanları iriş ve ıkış erilimlerinin tolamına maruz kalır. Endüktans iriş veya ıkışa seri bağlı olmadığından, endüktans akımı iriş ile ıkış akımlarının tolamına eşittir ve iriş ile ıkış akımlarındaki dalalanmalar büyüktür. Bu dönüştürüü de boşta alıştırılamaz. Ayrıa, bu dönüştürüünün önemli ve farklı bir özelliği, ıkış eriliminin ters yönlü olmasıdır. Bu nedenle, bu dönüştürüüye ters ıkışlı dönüştürüü de denilmektedir. Bu durum, enellikle uyulamalarda istenmez. Düşürüü yükseltii dönüştürüüde, aralığı iin, di dt aralığı iin, di dt ıkış erilimi iin, Giriş akımı iin, bağıntıları mevuttur. 5

10 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Yaılan Kabuller i : Sürekli, kesintisiz, ve : Sabit Bu Devreye Ait Bağıntılar /3 iin, ve ve : birim : birim 6

11 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR emel Anahtarlamalı Gü Kaynaklarının Karşılaştırılması Aşağıdaki tabloda temel anahtarlamalı ü kaynaklarının etraflı bir özeti ve karşılaştırması verilmiştir. Dönüştürüünün seiminde, önelikle istenen ıkış erilimi aralığı etkilidir. Giriş ve ıkış akımlarındaki dalalanma miktarları da dikkate alınmalıdır. Ayrıa, yükseltii ve düşürüü yükseltii dönüştürüüler, özellikle belirli ve sabit yükler iin düşünülmelidir. Bu dönüştürüülerde, ü elemanlarının erilim değerlerine öre bir maksimum DC ıkış erilimi belirlenmeli ve bu değer denetlenmelidir. ıkış eriliminin aşırı değerler alması nedeniyle, bu dönüştürüüler boşta alışma özelliğine sahi değildir. ANAHARAMA EME DC-DC DÖNÜŞÜRÜCÜERİN KARŞAŞRMAS Karşılaştırma Konusu Düşürüü Yükseltii aralığında alışma aralığında alışma V i ıkışı besler., ye ilave bir enerji enjekte eder. deki ilave enerji ıkışa aktarılır. V i V i, ye ilave bir enerji enjekte eder. C yükü besler. V i ıkışı besler. deki ilave enerji ıkışa aktarılır. V V o ıkış erilimi V i i i iriş akımı o o Düşürüü - Yükseltii V i, ye ilave bir enerji enjekte eder. C yükü besler. deki ilave enerji ıkışa aktarılır. V i o V o kontrol aralığı 0 ile V i V i ile V omax - (0 ile V omax ) Gü elemanlarının maruz kaldığı erilim V i V o V i + V o endüktans akımı o i i + o i deki dalalanma Büyük ok küük Büyük o daki dalalanma ok küük Büyük Büyük V o daki dalalanma ok küük Büyük Büyük V o ın yönü Pozitif Pozitif Neatif Boşta alışma özelliği Var Yok Yok 7

12 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR İZOASYON DC-DC DÖNÜŞÜRÜCÜER Geri Dönüşlü (Fly Bak) AGK Geri dönüşlü AGK, tasarımı en kolay, en az elemanlı ve en uuz transformatörlü ü kaynağıdır. ransformatörün otimum kullanılmaması ve büyük oluşu ile ıkış erilimindeki dalalanmanın yüksek oluşu bu kaynakların dezavantajlarıdır. V alııların oğunda bu ti kaynaklar kullanılmaktadır. N N a n a a a a /3 iin ve a= iin, ve ve : birim : birim Bu dönüştürüü temel olarak ters ıkışlı dönüştürüünün özelliklerini taşır. Anak transformatör nedeniyle, iriş ve ıkış erilimi arasında elektriksel izolasyon mevuttur, ıkış eriliminin ters olması söz konusu değildir ve ıkış ifadelerinde dönüştürme oranı mevuttur. İleri Yönlü (Forward) AGK Düşük ıkışlı bir özelliğe sahi olan bu ü kaynağı, manyetik kulajlı 3 sarıya sahi olan bir transformatör erektirmektedir. Aynı zamanda, bu ü kaynağındaki eleman sayısı olduka fazladır. ıkış endüktansının serbest eiş diyodu D3 diyodudur. ransistör iletimde iken ıkış ve endüktans D üzerinden beslenir. ransistör kesimde iken, kaak endüktansta deolanan enerji D diyodu üzerinden iriş kaynağına eri verilir, böylee aşırı erilimlerin oluşması enellenir. rf a 8

13 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR a Yarım Körü (Half Bride) AGK Bu ü kaynağı, yüksek frekanslı yarım körü türü bir inverterin ıkış eriliminin doğrultulu filtre edilmesiyle elde edilir. Sadee transistör ile erekleştirilebilen bu inverter türü, orta ulu bir iriş erilim kaynağı erektirmektedir. Düşük ıkışlı özellik österen bu dönüştürüüde, anahtarlama frekansı inverter frekansının katıdır. C C >> trf 4.a 4.a am Körü (Full Bride) AGK 9

14 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Düşük ıkışlı özellik österen bu ü kaynağı, yüksek frekanslı tam körü türü normal bir inverter ıkış eriliminin doğrultulu filtre edilmesiyle elde edilmiştir. >> trf.a.a /3 ve a= iin, ve ve : 6 : birim birim f finv inv f f inv 30

15 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Push Pull AGK Düşük ıkışlı özelliğe sahi olan bu ü kaynağı, yüksek frekanslı ush-ull türü bir inverterin ıkış eriliminin doğrultulu filtre edilmesiyle elde edilmiştir. Sadee transistör ile erekleştirilebilen bu inverter türü, orta ulu rimere sahi olan bir transformatör erektirmektedir. Bu ü kaynağı, endüstride en yayın olarak kullanılan, en basit ve en uuz ü kaynağıdır. trf a a 3

16 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR KON İE İGİİ ÖZÜMÜŞ PROBEMER Problem Giriş erilimi 30 V olan ve darbe frekansı 50 khz olan düşürüü bir AGK ile A lik bir DC alıı 5 V ile beslenmektedir. Ayrıa, CEsat = 0,4 V ve D = 0.6 V olarak bilinmektedir. a) Giriş ve ıkış akımları arasındaki bağıl iletim süresine bağlı ifadeyi ıkarınız. b) Gü elemanlarının erilim düşümlerini ihmal ederek, = / iin, endüktansın erilim ve akım değişimlerini altalta iziniz ve ideal ıkış erilimini bağıl iletim süresine bağlı olarak bulunuz. ) Elemanların erilim düşümlerini dikkate alarak, b deki işlemleri tekrarlayınız. d) İdeal durum iin, verilenlere öre, bağıl iletim süresi ile iriş akımı ve verimi hesalayınız. e) Kayılı durum iin, d deki işlemleri tekrarlayınız. özüm a) AGK larda enel olarak, D. D ( ).. P ( ). P bağıntıları eerlidir. Düşürüü AGK da, olduğuna öre,. D ( ).. b) = / iin, ideal endüktans eriliminin değişimi, (+) ve (-) alanların eşitliğinden, ( ) P ( ) ( ) P 3

17 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR ) = / iin, kayılı endüktans eriliminin değişimi, (+) ve (-) alanların eşitliğinden, ( CEsat ) ( D ) ( CEsat CEsat D ) D D D d) İdeal durum iin, verilenlere öre, 5 30 / 0,5 A P P % ,5 e) Kayılı durum iin, verilenlere öre, 5 ( ) CEsat 5 (30 0,4 0,6) 0,6 0,57 D D NO: Gü elemanlarındaki erilim düşümlerinin karşılığında, aynı ıkış eriliminin elde edilebilmesi iin, bağıl iletim süresinin artırılması erekmektedir. 0,57. 0,57 A NO: Kayılar, aynı ıkış eriliminin elde edilebilmesi iin, iriş akımına bir artış olarak yansımıştır. P 5. P 30.0,57 0,967 %96,7 NO: Elemanların erilim düşümleri, devre erilimine bağlı değildir, fakat akımla birlikte artar. Dolayısıyla, devre erilimi yükseldike verim de yükselmektedir. 33

18 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Problem Giriş erilimi 50 V olan ve darbe frekansı 0 khz olan düşük ıkışlı bir AGK tarafından 5 A lik bir alıı 50 V ile beslenmektedir. = 300 H ve C = 5 F olu, kayılar ihmal edilmektedir. a) ransistör ve diyodun iletim süreleri ile akımlarını hesalayınız. b) Endüktans eriliminin dala şeklini ölekli olarak iziniz ve endüktans akımındaki dalalanma miktarını bulunuz. ) Endüktans ile transistör ve diyot akımlarının dala şekillerini ölekli olarak alt alta iziniz. Endüktans akımının ortalama ile maksimum ve minimum değerlerini österiniz. Ayrıa, transistör ve diyot akımlarının iletim aralıklarındaki ortalama ile maksimum ve minimum değerlerini österiniz. d) Kondansatör akımının dala şeklini ölekli olarak iziniz ve kondansatör erilimindeki dalalanma miktarını bulunuz. özüm a) / 5 P f 0.0 b) P 3 P 50 s 3 6.P s ( ).P P ( ) s 6 daima, i i i D D düşük ıkışlı AGK da, eerlidir. 5 A.. 5 A D ( ). 3 ( ) D 0 A aralığı iin, A aralığı iin, A 6 34

19 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR ) max max 30 A min min 0 A ransistör ve diyodun iletim aralıklarında, max min D D max Dmin max min 5 A Ortalama olarak ise, D. D ( ) bağıntıları mevuttur. NO: Genellikle, transistörler iletim aralıklarındaki ortalama (hatta bazen maksimum) akımlarına öre, diyotlar ise normal ortalama akımlarına öre seilirler. Normal olarak, burada 5 A lik transistör ve 0 A lik diyot seilir. d) C.. t ,5 V 6 Problem 3 Giriş erilimi 40 V olan ve anahtarlama frekansı 50 khz olan düşük ıkışlı bir AGK ile 48 V luk bir akümülatör rubu 0 A ile şarj edileektir. Devre kayıları ihmal edileektir. a) Bağıl iletim süresi hani değere ayarlanmalıdır? b) Devrenin iriş akımı ve üü ne olur? ) ransistör ve diyot en az ka V luk olmalıdır? d) Şarj akımında en fazla % 0 lik bir dalalanmaya müsaade edildiğine öre, ıkış endüktansının değeri en az ne olmalıdır? e) alışma frekansı katına ıkarılırsa, erekli endüktans değeri ne olur? 35

20 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR özüm a) b) = 48 V ve = 40 V olduğuna öre, /5 0, olmalıdır. 0 A olduğuna öre, A P 0,.0. P 480 W 40. ) Dönüştürüü düşürüü olduğuna öre,, D, D 40 V olmalıdır. e) alışma frekansı katına ıkarsa, erekli endüktans değeri yarıya düşer. Yani, Problem 4 d) f P = 50 khz olduğuna öre, P 3 f 50.0 P P 0 s 6.P 0, s 0 A ve / 0/00 olduğuna öre, 0 00 A aralığı iin, H 9 H olur. 6 Mevut V luk bir DC kaynaktan 00 khz lik bir yükseltii AGK vasıtası ile 60 V ve A değerlerine sahi olan bir DC alıı besleneektir. a) Genel AGK bağıntılarını kullanarak, iriş akımı ile ü elemanlarının akımlarını ve bağıl iletim süresini bulunuz. b) Gü elemanlarının iletimdeki ortalama akım değerlerini bulunuz. ) Yükseltii AGK bağıntılarına öre, bağıl iletim süresinin hani değere ayarlanması erektiğini ve bu durumda iriş akımının ne olaağını bulunuz. d) Endüktans akımında % 0 ve ıkış eriliminde % lik dalalanmaya müsaade edildiğine öre, erekli olan endüktans ve kondansatör değerlerini hesalayınız. özüm 36

21 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR a) AGK larda kayılar ihmal edildiğinde, P P. olur. Böylee, A. Yükseltii AGK da, ve D olduğuna öre, 5 A D A b) AGK larda daima elemanların iletimdeki ortalama akımları, D olduğuna öre, 5 A D ) = 60 V ve = V olduğuna öre, , A olduğuna öre, 5 A 0,8 AGK larda ortalama olarak daima, D. D ( ). olduğuna öre, D 5 4 A /5 0,8 d) f P = 00 khz olduğuna öre, P 3 f 00.0 P P 0 s 6.P 0, s 0 ve 00 olduğuna öre, ,5 A C 00 C C C 00 C 0,6 V Yükseltii AGK da aralığı iin, 6 0, H C.. t 6 C.0,6.8.0 C 3,33 F 37

22 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Problem 5 Mevut 50 V luk bir DC erilim ile etiket değerleri 50 V ve 0 A olan bir DC motor kontrol edileektir. a) Hani dönüştürüünün kullanılması uyun olur? b) Maksimum bağıl iletim süresi hani değerde sınırlanmalıdır? ) Gü elemanları en az ka V luk seilmelidir? d) ıkış eriliminin 50 V olabilmesi iin bağıl iletim süresi hani değere ayarlanmalıdır? Bu durumda, iriş akımı ve üü ne olur? özüm a) ers ıkışlı dönüştürüünün kullanılması uyun olur. b) Maksimum ıkış erilimi 50 V olduğuna öre, /8 0,65 olmalıdır. ) ers ıkışlı dönüştürüüde,, D +, D 400 V olmalıdır. d) = 50 V olabilmesi iin, ,8 300 / 0,5 olmalıdır. Bu durumda, 0,5 0 0,5 0 A P P W,5 kw Problem 6 Dönüştürüü oranı /50 olan bir transformatörün kullanıldığı 50 khz lik eri dönüşlü bir AGK vasıtasıyla V luk bir akümülatörden 00 V ve 0 ma lik bir alıı beslenmektedir. = 30 H ve C = 0 nf olarak bilinmektedir. a) Bağıl iletim süresi ile transistör ve diyodun iletim sürelerini bulunuz. b) ıkış katına öre endüktansın erilim ve akım değişimlerini yaklaşık olarak iziniz. ) ıkış endüktans akımı ile ıkış erilimindeki dalalanma miktarlarını bulunuz. d) ransistör ve diyodun ortalama akımlarını bulunuz. e) ransistör ve diyodun iletimdeki ortalama akımlarını bulunuz. f) ransistör ve diyodun maruz kaldıkları erilimlerini hesalayınız. 38

23 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR özüm a) a 00 / /3 P 3 f 50.0 P P 0 s 3 3,33 s 6.P ( ).P ( /3) ,67 s b) ) aralığı iin, / a 0 C. 0.0 / a / a /(/ 50) 3, /(/ 50 ) , ma. t ,33 V f) Bu tür AGK da, D 3 olduğuna öre, burada,.a 00.(/50) 36 V.3, d) D D 0 ma ( ) D 30 ma / a /(/ 50),5 A e) Daima, D. /3.,5 A olduğuna öre, burada,5 A D D 30 ma / a /(/50) 00 D 800 V,8 kv 39

24 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR Problem 7 Anahtarlama frekansı 50 khz ve bağıl iletim süresi / olan Push-Pull türü bir AGK vasıtasıyla, 4 V luk bir akümülatör bataryasından, kw lık bir inverter beslenmek üzere, 300 V luk bir DC erilim kaynağı elde edilmiştir. =,5 mh, C = 0 F ve >> olduğu bilinmektedir. a) ransformatörün dönüştürme oranını bulunuz. b) İnverter frekansını bulunuz. ) ransistör ve diyodun iletim sürelerini hesalayınız. d) ıkış ve iriş akımlarını hesalayınız. e) Endüktans akımı ve ıkış erilimindeki dalalanma miktarını hesalayınız. f) ransistör ve diyotların ortalama akımlarını bulunuz. ) ransistör ve diyotların maruz kaldıkları erilimlerini hesalayınız. h) Böyle bir devrenin bir kesintisiz ü kaynağında akümülatör bataryası ile inverter arasına konulmasının ne ibi yararlar sağlayaağını yorumlayınız. özüm trf a) a a a / 5 f f b) P inv f inv f inv 5 khz 40

25 GÜ EEKRONİĞİNİN ENDÜSRİYE YGAMAAR PROF. DR. HAC BODR ) f P 50 khz P f s 6.P s 6 ( ).P ( / ) s d) P 3,.0 4 A P P A e) aralığı iin, / a 4 /(/ 5) ,5.0 A C.. t V ) ransformatör iriş sarısı orta ulu olduğundan (inverter özelliği) D ( / a). (4/(/ 5)). Sekonder sarı orta ulu olduğundan. D 00 V NO: Yukarıda bulunan değerlerin oğu, dala şekillerine bakılarak, doğrudan yazılabilir. 6 6 f) 4 A D burada, ( / a) / Bir inverter eryodunda AGK alışması nedeniyle (Şekle bakınız). (4/(/ 5)) / 5 A D / ( ) / Bir diyot. AGK aralığında normal transistör,. AGK aralığında normal diyot akımını eirir (Şekle bakınız). D 4/ ( )4/ D A h) Bir KGK da bu devrenin Akü bataryası ile inverter arasına yerleştirilmesi durumunda, DGM kontrollü inverter ile doğrudan 0 V luk AC erilim üretilebilir. Bu AGK devresi, hem izolasyonu sağlar, hem de normal 50 Hz lik transformatörü kaldırır. Böylee, 50 Hz lik transformatör yerini, yüksek frekanslı AGK alır. Devrenin haim ve fiyatı düşer, dinamik hızı artar. 4