Tek faz anahtarlamalı güç kaynakları için düşük maliyetli aktif güç çarpanı düzeltmesinin teorisi ve pratik uygulaması
Low-cost active power factor correction for single phase switching mode power supply
Yazar: İHSAN MURAT LÜLECİ
Danışman: DOÇ. DR. SELİM BÖREKCİ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Güç elektroniği devreleri = Power electronic circuits

Özet:
Bu çalışmada, tek yada çok çıkışlı, tek fazlı anahtarlamalı güç kaynaklarının (SMPS: Switching Mode Power Supply) giriş bölümünde bulunan güç faktörü düzeltme (PFC: Power Factor Correction) katı için, mevcutta entegre (IC: Integrated Circuit) kullanılarak yapılan aktif PFC çözümü yerine IC?siz aktif PFC çözümü tasarlanmış ve bu sayede şebekeden çekilen akımın dalga şeklinin şebeke gerilimi ile aynı fazda ve sinüzoidal olması sağlanmıştır. Aktif PFC işlemi için mevcut tasarımlar, IC firmalarının uygulama notları incelenmiş, sabit işlem oranı (Duty) ile Pspice simülasyon programı kullanılarak sonuçlar analiz edilmiştir. Devamında, PFC IC?sinin yaptığı süreksiz iletim modu (DCM: Discontinuous Conduction Mode) tetiklemesi için IC yerine tasarlanan transistörlü RC faz kaymalı osilatör devresi simülasyonda kullanılmış ve sonuçları incelenmiştir. Simülasyonu yapılan sabit Duty ve transistörlü RC faz kaymalı osilatör?lü devreler pratikte de baskı devre kart (PCB: Printed Circuit Board) üzerinde kurulmuş ve simülasyon ile deneysel sonuçları karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, mevcutta bulunan IC?li aktif PFC devreleri ile kıyaslanarak tasarlanan devrenin ilgili regülasyonlara uygunluğu incelenmiştir.
Bu çalışma, tasarım topolojisinden bağımsız olarak SMPS?lerin PFC katında maliyet azaltıcı bir çalışma olup, uluslararası regülasyon olan IEC 61000-3-2 limitleri dahilindedir. Deneysel olarak; güç faktörü (PF: Power Factor) 0.959, toplam harmonik bozulma (THD: Total Harmonic Distortion) %30.28, çıkış gücü 75W, çıkış gerilimi 400V DC, verimi %92.09 olan ve DCM çalışan bir yükseltici tip çevirici (Boost Converter) yapılmıştır. Sabit Duty ile tetiklemeli PFC?ler ile ilgili akademik çalışmalar yapılmış olmasına karşın, sabit Duty üreteci (PFC katı mosfet?i süren sinyal üreteci) olarak transistörlü RC faz kaymalı osilatör devresi daha önce kullanılmamıştır.

Abstract:
In this study, active power factor correction (PFC) solution designed without any integrated circuit (IC) for instead of the IC-active-PFC solution of the PFC part of the one or multi-output single phase switching mode power supply (SMPS) and so that the line current in phase with the line voltage. Also PFC makes its waveform sinusoidal. To achieve active PFC, current designs and application notes of the PFC IC producer companies were examined and the results of the constant Duty cycle triggering were analysed by using the Pspice simulation program. Additionally, the discontinuous conduction mode (DCM) triggering is done by transistor RC phase shift oscillator and the solution is simulated with Pspice program. The simulated constant Duty cycle and the transistor RC phase shift oscillator circuits are assembled on the printed circuit board (PCB). The results of the simulation were compared with the results of the boards. Experimental results are compared with the active PFC IC solution and the compliance with the related regulations of the designed active PFC solution is examined. 
This study, independently from the design topology of the SMPS, is a cost-down study and within the international regulation IEC 61000-3-2. The experimental results of the DCM Boost Converter are; 0.959 power factor (PF), 30.28% total harmonic distortion (THD), 75W output power, 400V DC output voltage and 92.09% efficiency. Although the academically studies for constant Duty Cycle triggering also exist, transistor RC phase shift oscillator have not been used as a constant Duty cycle generator (triggering Mosfet which is a component of PFC part) yet.