LED sürücü devresinin tasarım ve simülasyonu
Design and simulation of LED driver circuit
Yazar: MURAT TUNCER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BURAK AKIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anahtarlamalı güç kaynağı = Switched mode power supply ; Güç elektroniği devreleri = Power electronic circuits ; Histerezis akım kontrolü = Hysteresis current control

Özet:
Teknolojik gelişmeler, yarı iletken güç elektroniği bilimine daha iyi ürünler çıkarmasını sağlayarak yön vermiştir. Bu gelişmeler, 20. yüzyıl sonlarında hızlanmış ve enerji verimliği ve kalitesinin önem kazanmasıyla farklı boyutlar kazanmıştır. Bu nedenle hemen hemen yer yerde kullanılmakta olan aydınlatma ekipmanlarında da çalışmalar yapılmıştır. LED'lerdeki gelişmelerle, geleneksel aydınlatma metotlarına alternatif olabileceği düşünülmüş ve bu dönüşüm için bilimsel ve ticari çalışmalar yapılmıştır. Bunun sonucunda, LED aydınlatmanın genel aydınlatma çözümü olarak kabul görmesini sağlamıştır.
Anahtarlamalı güç kaynaklarının sürme devreleri olarak kullanımı; yüksek verim, güç kalitesi ve kontrol edilebilirlik kriterleri ile yaygınlaşmıştır. Aydınlatma sektörünün hacmi düşünüldüğünde, LED'ler yarı iletken yapıları ve sürme devreleri ile güç elektroniği alanında önemli yer edinmişlerdir.
Bu çalışma, LED sürücü devresi testi ve geliştirilmesi amacıyla hazırlanmış olan AC/DC dönüştürücünün analiz, tasarım ve simülasyonunu içermektedir. Dönüşüm ve sürme işlemi için düşük güçlü transformatör ve yükseltici tipte anahtarlamalı güç kaynağı kullanılmıştır. Önerilen LED sürücü devresi; histerezis akım kontrol modunda tek aşamalı güç faktörü düzeltmeli yükseltici dönüştürücü olarak tasarlanmıştır. Tasarım; değişken anahtarlama frekansında, çıkış akım korumalı yükseltme regülasyonunu ve sabit çıkış voltajını bir yarıiletken anahtar ile sağlamaktadır.
Bu bağlamda, çalışmada belirlenen yükseltici dönüştürücü tip LED sürücü simülasyonu PSIM uygulamasında çalıştırılmıştır. Düşük harmonik bozulma, yüksek güç faktörü ve yüksek verimlilik değerleri gibi simülasyon sonuçları ile çalışmanın doğruluğu test edilmiştir. Simülasyon sonuçlarına bağlı olarak devrenin geliştirilmesi sağlanmıştır.

Abstract:
Technologic developments led the semiconductor technologies and power electronics to create better products. These advances accelerated at the end of the 20th century, and the increasing quality of these products provided new dimensions to this technology. Therefore, there has been many researches regarding the lighting equipments that are used in almost all circumstances. The advances in LED technology have been considered as an alternative to the conventional lighting methods; and scientific and commercial studies were pursued for the purpose of transition. As a consequence, these studies led to the fact that the LED lighting was accepted as general lighting solution.
The use of switched power supplies as driver circuits became widespread because of its high efficiency, power quality and controllability. Taking into consideration the scope of the lighting sector, the LEDs could obtain a considerable place in power electronics, with their semiconductor feature and driver circuits.
This study contains the analyze, design and simulation of the AC/DC converter created as LED driver circuit planned for testing and development. For the transition and driving operations, low-powered transformer and boost-type switched power supplied were used. The proposed LED driver circuit was designed as single-stage power factor correction boost-type converter in the hysteresis current mode. The design could maintain the output current protection regulation and constant output voltage with a semiconductor switch.
In this context, the boost-type converter LED driver simulation mentioned within the scope of this study was ran in the PSIM application. This study is verified by using the simulation results such as low harmonic distortion, high power factor and high efficiency values. According to the simulation results, improvement of the driver circuit is provided.