Senkron düşürücü dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of synchronous buck converter
Yazar: HASAN ERAYDIN
Danışman: PROF. DR. AHMET FARUK BAKAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Makinaları ve Güç Elektroniği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Elektrik enerjisinin kullanımı, erişim kolaylığı, verimlilik, çevre dostu olması gibi
nedenlerden dolayı gün geçtikçe artmaktadır. Dolayısıyla elektrik enerjisinin kontrolü
önemini arttırmaktadır. Ayrıca enerji talebindeki artış enerji verimliliğini de
gerektirmektedir. Bundan dolayı güç elektroniği uygulamaları son yıllarda önem
kazanmıştır. Anahtarlamalı güç kaynakları (AGK) güç elektroniği uygulamalarında
önemli bir yere sahiptir.
Asenkron düşürücü dönüştürücülerdeki (ADD) diyodun özellikle düşük doluluk
oranlarındaki yüksek iletim güç kayıpları senkron düşürücü dönüştürücü (SDD)
kullanımını avantajlı hale getirmektedir. Buna karşılık SDD'deki metal oksit yarı
iletken alan etkili transistör (MOSFET) elemanının sahip olduğu diyodun ters
toparlanma davranışı, kesime girme anlarında anahtarlama frekansı ile orantılı bir
biçimde yüksek güç kayıplarına neden olmaktadır. ADD yerine SDD tercih edilerek,
güç kayıplarının düşürülmesi ve verimin arttırılması hedeflenmiştir.
Dünya genelinde karbon emisyonlarının azaltılması amacıyla atılan adımlar
çerçevesinde içten yanmalı motorların (ICE) kullanımı günden güne azalmaktadır.
Otomobil üreticileri benzinli ve dizel araçlara nazaran karbondioksit salımı olmayan
elektrikli araçların tasarım ve üretimine yoğunlaşmaktadır. Bu amaçla tasarlanan
yarı hibrit elektrikli araçlarda bulunan 48 V batarya sistemlerinden beslenen 12
V kurşun asit batarya ve diğer yükler düşürücü tip dönüştürücünün kullanımını
gerektirmektedir.
Tez çalışması kapsamında sabit akım modlu olarak tasarlanan senkron düşürücü
dönüştürücü ihtiyaca göre batarya şarjı veya ışık yayan diyot (LED) sürücü
uygulamalarında kullanılabilir. Yapılan deneyler sonucunda tasarlanan devrenin sabit
akım modlu olarak çalıştığı ve değişen yük durumlarında hedeflenen akım değerini
takip ettiği görülmüştür.

Abstract:
The usage of electric energy increases because of the reasons like accessibility,
efficiency and being environmentally friendly day by day. So the control of electricity
increases its importance. Also the increasing demand of energy brings the need of
energy efficiency. Because of these reasons power electronics applications became
important in the last years. Switch mode power supplies occupy an important position
in power electronics applications.
Especially in high duty cycles, high conduction losses of diode in asynchronous buck
converter makes the usage of synchronous buck converter more advantageous. On the
other hand, the reverse recovery behaviour of low side MOSFET causes high switching
power losses which increases by frequency. By choosing synchronous buck converter
instead of asynchronous buck converter it is aimed to achieve higher total efficiency.
Usage of ICE's are decreasing because of the carbon emission issues day by day.
Automotive manufacturers are focusing on designs of electric vehicles which have
zero carbon emissions beside gasoline and diesel vehicles. The mild-hybrid vehicles
which are designed because of these purposes includes 48 V and 12 V batteries and
systems which uses buck converters.
The constant current synchronous buck converter which is designed in this thesis can
be used with battery charging or LED driver applications. In the experiments that
have been made it is seen that the circuit follows the reference current values with the
change of load successfully.