Düşürücü tip DA-DA konvertörün modellenmesi, tasarımı ve kontrolü
Modeling, design and control of DC-DC buck converter
Yazar: HASAN SUCU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ TANER GÖKTAŞ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Yenilenebilir enerji kaynakları ve batarya teknolojisindeki gelişmelerle birlikte doğru akıma 
dayalı enerji sistemlerinin sanayide ve tüketici elektroniğinde kullanımı her geçen gün 
artmaktadır. Özellikle tüketici elektroniği gibi düşük güçlü sistemlerde şebekeden çekilen
alternatif akımın verimli bir şekilde doğru akıma dönüştürülmesi oldukça önem arz 
etmektedir. Böylesi sistemlerde alternatif gerilimler basit bir doğrultucu yardımıyla 
doğrultularak doğru gerilime dönüştürülmekte ve elde edilen gerilimler tüketicinin ve 
sanayinin kullanım alanına bağlı olarak doğru akım (da-da) konvertörler yardımıyla farklı 
bir doğru gerilim seviyesine dönüştürülmektedir. Bu dönüşüm devrelerinden biri olan 
düşürücü tip (buck) da-da konvertörler motor sürücü uygulamaları, led lamba sürücüleri, 
elektrikli araç şarj istasyonları gibi birçok alanda kullanılmaktadır. 
Bu çalışmada, düşük güçlü, yüksek verimli basit bir da kaynaktan beslenebilecek 48 Vdc giriş 
gerilimine ve 12 Vdc çıkış gerilimine sahip yaklaşık 10W'lık dijital PI kontrollü düşürücü tip 
konvertörün analizi yapılmış, tasarımı deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Konvertörün 
analizi yapılırken çıkış gerilim dalgalanması ve indüktans akım dalgalanması gibi önemli 
tasarım parametreleri göz önünde bulundurulmuştur. Belirlenen tasarım parametrelerine 
göre güç katı devre elemanlarının değerleri hesaplanmıştır. Aynı zamanda MATLAB @ 
Simulink benzetimi farklı yükler altında yapılarak devrenin çıkış parametreleri gözlenmiştir. 
Daha sonra devre elemanları seçim kriterlerinden bahsedilmiş ve hesaplanan değerlere göre 
devre elemanları seçilmiştir. Altium Designer programı kullanılarak baskı devre kartı (PCB) 
tasarımı yapılmıştır. TMS320F28379D DSP kullanılarak devrenin gerilim mod kontrolü 
farklı yükler altında gerçekleştirilmiştir. Deneysel devre düzeneği kurularak farklı giriş 
gerilimi ve çıkış yükü değerleri için devrenin verimliliği gözlemlenmiştir.

Abstract:
With the developments in renewable energy sources and battery technology, the use of dc 
current-based energy systems in industry and consumer electronics is increasing day by day. 
Especially in low power systems such as consumer electronics, it is very important to 
efficiently convert the ac current taken from the grid to dc current. In such systems, the ac
voltages are rectified with the help of a simple rectifier and converted to the dc voltage and 
the dc voltages obtained are converted to a different dc voltage level with the help of dc-dc
converters depending on the usage area of the consumer and the industry. Buck converters, 
one of these conversion circuits, are used in many areas such as motor driver applications, 
led lamp drivers, electric vehicle charging stations.
In this study, a digital PI controlled buck converter of approximately 10W with 48Vdc input 
voltage and 12Vdc output voltage that can be fed from a low-power, high-efficiency simple 
dc source are analyzed and its design are experimentally carried out. While analyzing the 
converter, important design parameters such as output voltage ripple and inductance current 
ripple are taken into consideration. The values of the power stage elements are calculated 
according to the determined design parameters. At the same time, the MATLAB @ Simulink
simulation are performed under different loads and the output parameters of the circuit are
observed. Circuit element selection criteria are mentioned and circuit elements are selected 
according to calculated values. A printed circuit board (PCB) are designed using the Altium 
Designer program. Using TMS320F28379D DSP, the voltage mode control of the circuit are
carried out under different loads. The efficiency of the circuit are observed for different input 
voltage and output load values by establishing an experimental circuit setup.