Gerilim ve akım kontrollü düşürücü tip dönüştürücü tasarımı ve uygulaması
Design and implementation of voltage and current controlled buck converter
Yazar: Özer, Tolga; Kaboğlu, Atakan
Dergi: Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi, Vol. 13 No. 3, 2022
Anahtar kelimeler: Engineering ; Mühendislik ; Akım denetimi,Düşüren Dönüştürücü,Gerilim denetimi,PIC16F877 Mikrodenetleyici,PWM ; Current controlled,Buck Converter,Voltage controlled,PIC16F877 Microcontroller,PWM

Bu çalışmada gerilim ve akım kontrollü düşürücü tip dönüştürücü devresinin tasarımı ve uygulaması gerçekleştirilmiştir. Alçaltıcı tip dönüştürücü devresinin giriş ve çıkış gerilimleri sırasıyla 20-24V ve 5V olarak tasarlanmıştır. Devrenin tasarımı çıkış akımı 10 Amper’e dayanabilecek şekilde gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ve gerçek zamanlı uygulamada mikrodenetleyici olarak PIC16F877, anahtarlama elemanı olarak ise IRFZ44N tip MOSFET kullanılmıştır. Geliştirilen devrenin anahtarlama frekans değeri 10kHz olarak belirlenmiştir. Devre tasarımında MOSFET sürücü entegresi olarak IR2101 kullanılmıştır. Tasarım aşamasında belirlenen değerlere göre komponentler seçilmiş olup devrenin ilk etapta simülasyon uygulaması gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ortamında geliştirilen model ile tasarlanan DA düşürücü çeviricinin simülasyon ve deneysel verileri karşılaştırılmış ve sonuçların birbirini desteklediği gözlenmiştir. Simülasyon ve gerçek zamanlı devre uygulamasında 0.5Ω ile 4.8Ω değerleri arasında yedi farklı durum için yük testleri gerçekleştirilmiştir. Hem simülasyon hem de deneysel olarak PWM sinyalleri, yük akımı ve yük gerilimi değerleri gözlenmiştir. Gerçek zamanlı devre uygulamasında sistemin verim değerleri %70-%77 aralığında elde edilmiştir. Böylelikle geliştirilen gerilim ve akım kontrollü düşürücü tip dönüştürücü devresinin başarılı bir şekilde simülasyonu ve uygulaması gerçekleştirilmiştir.

In this study, the voltage and current-controlled buck converter circuit design and implementation was carried out. The input and output voltages of the buck converter circuit were designed as 20-24V and 5V, respectively. The design of the circuit was carried out so that the output current could be withstand 10 Amperes. PIC16F877 is used as a microcontroller, and IRFZ44N type MOSFET is used as a switching element in simulation and real-time application. The switching frequency value of the developed circuit is determined as 10kHz. IR2101 is used as the MOSFET driver IC in the circuit design. Components were selected according to the determined values during the design phase. The simulation and experimental data of the designed DC step-down converter were compared. It was observed that the results supported each other. It has been ensured that the systems work in harmony with each other. The load tests were performed for seven situations between 0.5Ω and 4.8Ω values in the simulation and real-time circuit application. PWM signals, load current, and load voltage values were observed both in simulation and experimentally. The efficiency values of the system were obtained in the range of 70%-77% in the real-time circuit application. Thus, a successful simulation and application of the developed voltage and current controlled buck converter circuit was realized.