resim
2-ALÇALTICI ÇEVİRİCİ (Buck Converter) HESAPLAMALAR
Bir önceki yazımda DC-DC Alçaltıcı çeviricinin (Buck Converter) transfer fonksiyonunu hesap etmiştik. Bu yazıda ise devrede kullanılan her bir elemanın değerlerinin nasıl hesaplanacağından bahsedeceğiz.

Öncelikle devremizin parametrelerini belirleyelim.



Adım 1 Maksimum DutyCycle hesabı:    D= Vout/(Vin*verim)

D=12/(24*1)=0,5   Burada devrenin verimi %100 olarak seçilmiştir. Unutulmamalıdır ki , pratikte hiçbir devrenin verimi %100 olamaz. Pratik uygulamanızda bu devre için %90 verim almanız idealdir.

Adım 2 Bobin dalgalanma akımı hesabı: V=L*(di/dt) temel denklemi gereği indüktör üzerindeki akım zamana bağlı olarak doğrusal bir şekilde artar ya da azalır. Eğer sürekli akım modunda çalışmak istiyorsak bobin üzerindeki dalgalanma akımı ΔIL = (0.2 to 0.4) *IoutIL = (0.2 to 0.4) *Iout yani çıkış akımının maksimum yüzde 40 ı kadar, bobin üzerindeki akımın dalgalanmasına izin vermelisiniz. Aksi takdirde Süreksiz moda geçebilir ve devrenin tüm hesaplamalarını tekrar yapmak zorunda kalabilirsiniz. Ben %20 olarak seçiyorum.

Buradan ΔIL = 0.2 * 3 = 0.6 A IL = 0.2 * 3 = 0.6 A

Adım 3 Endüktans hesabı: L= (Vout*(Vinput-Vout))/((ΔIL = 0.2 * 3 = 0.6 A IL)*Fsw*Vinput)) Bu denklemden;

L=(12*(24-12))/(0.6*100000*24)

L=100uH

Adım 4 Diyot seçimi: Diyot üzrindeki harcanan gücünüzü azaltmak için Schottky diyot kullanmanızı tavsiye ederim. Hem hızlı olmaları hemde üzerine düşen gerilimin düşük olaması sebebiyle Schottky diyotlar güç elektroniğinde fazlaca kullanılmaktadır.

Diyot üzerinden geçen akımın ortalama değeri If_diode = Iout * (1-D) denklemi ile hesap edilir.

If_diode= 3 *(1-0,5) = 1,5 A

Ben MBR735 Schottky diyotunu seçtim. Bu diyotun çalışma koşulları Vf=0.5V If=7.5 A Maksimum ters dayanma gerilimi ise 35V tur. Aşağıda diyotun datasheet linki verilmiştir.

Diyot üzerinde harcanan güç Pdiode= If_diode* Vf = 1,5*0,5 = 750mW

datasheet dökümantasyonu için tıklayın

Adım 5 Çıkış kondansatör hesabı: Kondansatörler güç elektroniğinde çeşitli amaçlarla kullanılmaktadır. Buck Converter devresinde ise çıkış gerilimini sabitlemek için kullanılmaktadır. Minumum kullanılması gereken kondanasatör değeri;

Cout_min= ΔIL = 0.2 * 3 = 0.6 A IL/(8 * Fsw * Vpp)

Cout_min= 0,6/(8*100000*0,05)

Cout_min=15uF

Adım 6 Çıkış gerilim dalgalanması hesabı: Bu aşamada kondansatörlerde ESR (Equilavent Series Resistance) yani eşdeğer seri direnç önem arz etmektedir. Bobin üzerindeki dalgalanan akım ile kapasitenin ESR değerinin çarpımı bize çıkış gerilim dalgalanmasını vermektedir.

Gerekli ESR değerini hesaplayalım.

Vpp= ΔIL = 0.2 * 3 = 0.6 A IL * ESR

ESR_max=50mV/0,6 = 83 mOhm olmalıdır.

Seri eşdeğer direncin(ESR) ne olduğunu araştırmayı size bırakıyorum .Aşağıda LTspice programı ile hesaplamış olduğum Buck Converter devresi ve devrenin simulasyon sonuçları görülmektedir.




Sonraki yazıda buluşmak üzere……...
Mesut ERDEN
Power Elecrtonics Engineer
Yazıldığı Tarih : 2020-08-11

Yorumlar


asşfas

Düşüncelerinizi İletin