Çift girişli tek çıkışlı bir DA-DA azaltan dönüştürücü tasarımı ve gerçeklenmesi
A dual input single output DC-DC step down converter designand realization
Yazar: EREN ŞENTÜRE
Danışman: PROF. DR. NECMİ ALTIN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Güdümlü mühimmatlarda ve füzelerde temel güç kaynağı olarak kullanılan ısıl piller, yer
kısıtlarından dolayı farklı boyutlarda ve gerilimlerde üretilebilmektedirler. Farklı gerilimlere
ve iç dirence sahip iki adet ısıl pilin bulunduğu durumlarda her iki pilin de sürekli olarak
devrede olması ve eşit oranlarda tüketilmesi ise güvenirliği arttıran bir mekanizma olarak
karşımıza çıkmaktadır. Ayrıca pillerde depolanan enerjinin değişken yüklere sahip bir
sisteme kararlı bir biçimde aktarılması da sistemin kararlı şekilde çalışması için önem arz
etmektedir. Bu çalışmada farklı gerilimlere ve iç dirençlere sahip pillerden eşit oranda akım
çektirerek aynı oranda kullanılmalarını ve çıkışta sabit bir gerilim elde etmeyi sağlayan çift
girişli tek çıkışlı bir azaltan devre tasarlanmıştır. Devrenin benzetimi MATLAB/Simulink
ortamında gerçekleştirilmiştir. Yük alma ve yük atma, pillerde gerilim düşümü gibi farklı
senaryolar benzetim çalışmalarında denenip başarılı sonuçlar alındıktan sonra devrenin
gerçeklemesi yapılmıştır. Gerçeklenen devre, güç ve kontrol katı olarak iki kısımdan
oluşmaktadır. Güç devresi sisteme nominal 200W maksimum 300W güç verebilme
potansiyeline sahip olup STM32F407VG mikrodenetleyicisinin geliştirme kartı olan
Discovery Board ile kontrol edilmektedir. Güç devresinden ölçülen değerler
mikrodenetleyicideki çevresel birimlerle sayısal veriye dönüştürülerek kontrol algoritmasına
girdi oluşturmaktadır. Ardından mikrodenetleyicide anahtarlama devreleri için değişken
darbe genişlik modülasyon sinyalleri üretilerek güç devresinin denetimi gerçekleşir.
Çalışmada benzetim sonuçları ve prototip devre üzerinden alınan deneysel veriler
sunulmuştur. Bununla beraber, prototipi üretilen baskı devre kartının ve dizgisi yapılarak
işlevsel hale getirilen donanımın ihtiyaç dahilinde farklı yerlerde kullanımının önü
açılmıştır.

Abstract:
Thermal batteries, which are used as the main power source in guided munitions and
missiles, can be produced in different sizes and voltages due to space constraints. In cases
where there are two thermal batteries with different voltages and internal resistances, the fact
that both batteries are constantly switched on and consumed at equal rates appears as a
mechanism that increases reliability. In addition, the stable transfer of the energy stored in
the batteries to a system with variable loads is also important for the stable operation of the
system. In this study, a double-input, single-output step-down circuit has been designed,
which allows batteries with different voltages and internal resistances to supply current at
the same rate and to obtain a constant voltage at the output. MATLAB/Simulink software is
used for simulations. Different scenarios such as loading and load shedding, voltage drop in
batteries were tried on the simulation and the circuit was implemented after successful results
were obtained. The implemented circuit consists of two parts as power and control stage.
The power circuit has the potential to supply a nominal 200W maximum 300W power to the
system and is controlled by the Discovery Board, which is the development board of the
STM32F407VG microcontroller. The values measured from the power circuit are converted
into digital data with the peripheral units in the microcontroller and form an input to the
control algorithm. Then, the power circuit is controlled by generating variable pulse width
modulation signals for the switching circuits in the microcontroller. The results of the
simulation modeled in the study and the experimental data obtained from the prototype
circuit are presented. In addition, the printed circuit board whose prototype was produced
and the hardware made functional by making its assemblies were enabled to be used in
different places as needed.