Taşınabilir bilgisayar sistemleri için çift yönlü USB beslemeli, yüksek verimli yüksek hızlı pil dolduruculu besleme sistemi
USB powered and bidirectional, high efficiency power supply with high speed battery charger for embedded computer systems
Yazar: LEVENT YAVAŞ
Danışman: DOÇ. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: USB =

Özet:
NiMH pilleri şarj edebilen ve USB üzerinden çift yönlü besleme yapabilen bileşik
güç kaynaklarının bulunmadığı ortamda KOBİ geliştiricileri, ya Li-Ion ya da Kurşun-
Asit tabanlı sistemlere adapte olmalı ya da cihazlarına pil doldurma işlevi
koymamalıdırlar. Bilimsel literatürdeki tüm olanaklara rağmen KOBİ
geliştiricilerinin işlerini kolaylaştıracak, çift yönlü USB besleme olanağına sahip
çoklu gerilim çıkışlı NiMH doldurucu tek entegre çözümleri bulunmamaktadır. Bu
alandaki eksikliği aşmak üzere "Modeling and Control Design of a Bidirectional
PWM Converter for Single-phase Energy Systems" ve "Bidirectionele Boost
Converter" isimli çalışmalarda açıklandığı üzere PWM tabanlı çift yönlü bir besleme
sistemi tasarlanması mümkündür. Ancak bu çalışmada daha pratik ve ucuz olması
sebebiyle, mikrokontrolcü kontrollü ve kullanıcı yardımı ile çift yönlü anahtar
kontrollü USB beslemesi sağlayan ve NiMH pilleri hızlı doldurabilen bir sistem
sunulmaktadır. Bu kombine güç kaynağı ile cihaz için acil durumlarda USB
üzerinden doldurma yapılabilmektedir. Aynı zamanda USB bağlantısına takılan flash
bellek, mouse, klavye gibi aygıtlarının beslemesi de sağlanabilmektedir. Sistemde
taşınabilir bilgisayar sistemlerinin farklı gerilimlerdeki besleme ihtiyaçları için
birden fazla gerilim çıkışı vardır. Farklı gerilim çıkışları istenen sıra ile
açılabilmektedir. Simülasyon sonuçlarından ve hesaplamalardan görüldüğü üzere
kullanılan iki anahtarlamalı dönüştürücü ile güç, pillerden çıkışlara %70'den az
olmamak üzere ve %85 civarı verimlilikle ulaştırılabilmektedir. Gelecek
çalışmalarda, daha az yer kaplayan ve daha yüksek verimli, farklı gerilim çıkışlarını
farklı anahtarlama fazlarından besleyen gerçek bir iki yönlü PWM güç sistemi
üzerinde çalışılması mümkündür.

Abstract:
In the absence of combined bidirectional USB systems with rechargeable NiMH
batteries, small-business developers should adapt to Lithium chemistry or Lead-Acid
chemistry batteries or not use any charge ability. In spite of all possibilities in the
science literature, there isn't any single chip solution of bidirectional USB enabled
multi voltage NiMH battery charger to ease small-business developers' job. To
overcome shortcomings in this area, it is possible to design a PWM based
bidirectional power supply system explained in "Modeling and Control Design of a
Bidirectional PWM Converter for Single-phase Energy Systems" and "Bidirectionele
Boost Converter". But in this paper, a microcontroller-controlled and user assisted
two-way switch controlled USB supply with ability to high speed charge of NiMH
batteries is presented because of its practical and cost-effectiveness. With this
combined power supply, it is possible to do an emergency charge from the USB for
the device itself. Also supplying power to USB devices like external flash memories,
mouse, keyboard are possible. System has also multiple voltage outputs suitable for
different voltage requirements of portable computer systems. Different voltage
outputs could be enabled with desired sequence. It has been seen from the simulation
results and calculations that efficiency from batteries to outputs reaches no lower
than 70% and about 85% with its switching converters. Future work can be done in
real PWM bidirectional power system and different voltage outputs could be
distributed to different switching phases for smaller size and higher efficiency.