Yüksek güçlü flyback dönüştürücü
High power flyback converter
Yazar: SADIK ALGÜL
Danışman: PROF. DR. M. ORUÇ BİLGİÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Anahtarlama = Switching ; Anahtarlamalı sistemler = Switched systems ; Dönüştürücüler = Transformers ; Güç elektroniği = Power electronics ; Güç kaynakları = Power sources

Özet:
Günümüzde anahtarlamalı güç kaynakları, hızlı geçiş cevabı ve yüksek güç yoğunluğu nedeniyle endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır. Tasarım maliyetlerinin önem kazanması ile birlikte anahtarlamalı güç kaynaklarında da farklı topolojiler ortaya çıkmıştır. Anahtarlamalı güç dönüştürücü ailesinin bir üyesi olan Flyback dönüştürücüler tek bir transformatör kullanılarak aynı anda enerji depo edilmesi, izolasyon ve gerilim dönüşümünü sağlamaktadır. Bu özelliği sayesinde endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır.Flyback dönüştürücüler, Wang vd. (2005,2006) ve Hui vd. (1999) tarafından yapılan çalışmalarda da belirtildiği gibi düşük güçlü (<150W) uygulamalarda, düşük maliyet ve basit yapısı nedeniyle diğer topolojilere göre önemli avantajlara sahiptir. Bununla birlikte Gong vd. (2006) , Lo ve Lin (2007) tarafından yapılan çalışmalarda ise, yumuşak anahtarlama tekniğini kullanarak 150W üzerinde de güç verebilen ve verimi %80'nin üzerinde olan flyback dönüştürücü topolojileri sunmuşlardır.Bu tez çalışmasında sert anahtarlama tekniğini kullanarak, verimi %80'nin üzerinde olan yüksek güçlü bir flyback dönüştürücü tasarımı amaçlanmıştır. Tasarlanan dönüştürücünün çıkış gücü 280 Watt olarak belirlenmiştir. Dönüştürücü 2 tane 150 V' luk çıkış veren sargılardan oluşmaktadır ve bu sargılar seri bağlanarak 300 V gerilim elde edilmiştir. Maksimum çıkış akımı 0.93 A ve anahtarlama frekansı 132 kHz dir.Tasarımda ilk olarak Flyback dönüştürücünün temel çalışma özellikleri incelenmiş ve tasarım için gerekli tüm bağıntılar tek tek çıkarılmıştır. Bir sonraki aşamada gerekli güç katı tasarlanmıştır. Transformatör tasarımı da gerçekleştirildikten sonra, tasarım bağıntılar kullanılarak uygulama devre tasarımı için tüm değerler bulunmuş, bastırma hücresi ve güç kayıpları hesaplanmıştır. Elde edilen veriler ile devre simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Simülasyon sonuçları incelendikten sonra tasarımın PCB üzerinde gerçek devresi hazırlanmış ve çalıştırılmıştır. Devrenin verimi %84 olarak ölçülmüştür.

Abstract:
Switch mode power supplies, which have fast transient response and high power density, are widely used in industry. Some issues such as design cost have been most important in designing such a power supply. Many different topologies are given in the literature. Among those, the flyback converter is most popular converter for low and mid range power application. Main feature for that converter is the magnetic component provides energy storage, isolation and transforming at the same time.As in stated Wang vd. (2005, 2006) and Hui vd. (1999) papers, the flyback topology has been attractive because of its relative simplicity when compared with other topologies used in low power (<150W) applications. In addition, Gong vd. (2006) , Lo and Lin (2007) have also proposed new flyback topologies which are operated at soft switching and provide over 80% efficiency for high power flyback converter application (>150W),In this thesis, it is aimed to design a high power flyback converter which is operated at hard switch and provide over 80% efficiency. The output power of proposed flyback converter is 280W. It has 2x150V outputs and both outputs are serial connected to each other, so total converter output voltage is raised to 300V. Maximum output current is up to 0.93 Amp and switching frequency is 132 kHz.First, Flyback converter basic futures have examined. The formulas, which are required to design, have developed. Next, the power switch analyzed, and then realized. The power transformer designed and wrapped according to calculated number of turns and air gap. After the transformer design, application circuit parameters calculated according to Flyback converter formulas. Snubber circuit and power dissipation are also studied. The designed circuit is simulated and simulation results are given. Application circuit is set up and operated on the PCB. 84 % efficiency is measured for the realized flyback converter.