Elektromanyetik girişimlere karşı süzgeç tasarımı
Filter design against electromagnetic interferences
Yazar: KÜRŞAT KUŞ
Danışman: PROF. DR. ERKAN AFACAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aviyonik sistem = Avionic system ; Elektronik = Electronics ; Kıyıcılar = Choppers ; Süzgeç =

Özet:
Elektromanyetik girişimler, elektronik devrelerin kararlı bir şekilde çalışmalarına karşı bozucu etkiler oluşturan elektromanyetik dalgalardır. Fiziksel olarak birbirine bağlı olmayan elektronik yapılar bile, gerekli koruma devreleri bulunmadığı takdirde birbirleri için bozucu etkiler oluşturabilirler. Bahsi geçen bu koruma devreleri, bu bozucu etkileri engelleyerek birden fazla elektronik devrenin bir arada çalışmasını sağlayabilirler. Bu tez çalışmasında referans olarak DA (Doğru Akım) kıyıcı devreleri kullanılmıştır. DA kıyıcılar, DA altında çalışan yapılarda kullanılan, ayarlanan gerilim değerinde o yapıyı sabit bir şekilde besleyebilen ve yüksek hızlı anahtarlamalı topolojileri barındıran devrelerdir. Kıyıcılar, uygulanan gerilimi sabit tuttukları gibi yükseltici, alçaltıcı ve hem alçaltıcı hem de yükseltici olarak çalışabilen güç birimleridir. DA kıyıcı devrelerinin kararlı bir şekilde çalışmalarını sürdürebilmeleri için elektromanyetik süzgeç devreleri ve koruma devreleri tasarlanmıştır. Tasarlanan bu süzgeç ve koruma devrelerinin, DA kıyıcıları, aviyonik standartlara da uygun olacak şekilde, dış ortamdan ve bütünleşmiş halde çalıştıkları elektronik yapılardan gelen elektromanyetik girişimlere ve elektriksel bozucu etkilere karşı koruması hedeflenmiştir. Bu koruma devreleri aynı zamanda diğer yapıları yani birlikte çalıştıkları elektronik cihazları ve dış ortamı kıyıcıların oluşturduğu elektromanyetik parazitlere ve bozucu etkilere karşı da korur. Ayrıca bu koruma devresi tasarımı, aviyonik platformlardaki uzun bağlantı hatlarının ve çeşitli devre kesicilerinin neden olabileceği anlık gerilim yükselmelerine ve havada oluşabilecek yıldırımlara karşı da koruma sağlamaktadır. Bu süzgeç devresi, MIL-STD-461 CE-102 ve CS-114 gibi aviyonik standartlara uygun olacak şekilde hem ortak modda hem de fark modunda süzme yapmaktadır. Koruma devreleri ise MIL-STD-704E, DO-160 Section 22 Waveform-4 Level-3 ve MIL-STD-202 Test Method 302 "Insulation Resistance" gibi aviyonik standartlara uygun olacak şekilde korumalar sağlamaktadır. Tasarlanan süzgeç devrelerinin, DA kıyıcı ile birlikte belirlenen bu aviyonik standartlara göre testleri yapılmıştır. Tasarlanan süzgeç devrelerinin, aviyonik standartların gerekliliklerini sağladığı gösterilmiştir.

Abstract:
Electromagnetic interferences are electromagnetic waves that create disruptive effects against the stable operation of electronic circuits. Even electronic structures that are not physically connected to each other can create disruptive effects for one another if the necessary protection circuits are not present. These protection circuits can prevent these disruptive effects and enable many electronic circuits to work together. In this thesis, DC (Direct Current) chopper circuits are used as a reference. DC choppers are circuits that are used in structures operating under DC, which can feed that structures at the adjusted voltage value, and contain high-speed switched topologies. Choppers are power units that keep the applied voltage constant and can work as a step-up, a step-down, and a step-up-down also. To maintain DC chopper circuits to operate stably, electromagnetic filter circuits and protection circuits have been designed. It is aimed that these designed filter circuits and protection circuits defend DC choppers against electromagnetic interference and electrical disturbance effects from the external environment and electronic structures in which they work in an integrated manner, in accordance with avionic standards. These protection circuits also defend other structures that are the electronic devices they work with, and the external environment against electromagnetic interference and disruptive effects caused by the choppers. In addition, this protection circuit design protects against instantaneous voltage spikes that may occur due to long connection lines and various circuit breakers of avionic platforms and lightning that may occur in the air. This filter circuit performs both common mode and differential mode filtering in accordance with avionic standards such as MIL-STD-461 CE-102 and CS-114. Protection circuits provide protections in accordance with avionic standards such as MIL-STD-704E, DO-160 Section 22 Waveform-4 Level-3 and MIL-STD-202 Test Method 302 "Insulation Resistance". The designed filter circuits have been tested according to the determined avionic standards together with the DC chopper. It has been shown that the designed filter circuits meet the requirements of avionics standards.