Fırat DEVECİ

Off-Line Flyback Converter: Part 5 (Final)

  • 1 sene önce, Fırat DEVECİ tarafından yazılmıştır.
  • 12 Yorum
  • 3.393 Kişi Okudu

FlybackConverterDördüncü bölümde flyback tasarımımızın tüm hesaplamalarını bitirip, özellikle trafo sarımı konusunda önemli noktalara değinmiştik.

Bu bölümde ise yaptığımız tüm hesaplamaları simülasyonda ortamında yerlerine koyup, elde ettiğimiz simülasyon sonucu ile gerçek ortam arasındaki karşılaştırmaları yapıp, varsa aralarındaki farkın neden kaynaklandığına açıklık getirmeye çalışacak ve son sözlerimizle birlikte beş bölüm süren yazı dizimizi sonlandıracağız.

Power Train Sinyalleri
Yaptığımız hesaplamalardan sonra gücü taşıyan elemanların üzerindeki akım ve gerilim şekillerini incelemek, teorik hesaplamaların doğrulanması açısından önemlidir.

Flyback converter devresinde bakacağımız ilk sinyal, giriş gerilimi minimum iken, Vro gerilimini izlemektir. Simülasyonda elde edilen sonuç aşağıda görülebilir.Vro_SimTeoride 100V olarak aldığımız Vro gerilimi, simülasyon ortamında 98.3V olarak karşımıza çıkmaktadır. Gerçek uygulamada ise sinyal şekli aşağıda görülebilir. Şekli büyütmak için üstüne tıklayabilirsiniz.Vro_RealUygulamayı gerçekleştirdiğimizde ise Vro gerilimi 101.0V olarak ölçülmekte ve teori ile uyumluluk göstermektedir. Simülasyon ile gerçek uygulama arasındaki özellikle sinyalin ilk kalkışındaki farklılığın, kaçak endükans ve kapasiteler nedeniyle oluştuğunu, ayrıca, Vro genliğinin, çıkış gerilimi değişmediği müddetçe tüm çalışma koşullarında aynı kalacağını unutmamak gerekir.

Bunun yanında giriş için en önemli değerlerden biri de anahtarlama elemanının maruz kalacağı maksimum gerilim değeridir. Daha önceki bölümlerde teorik olarak bu değerin 566V civarında kalacağını hesaplamıştık. Simülasyon değeri de yaptığımız hesabı doğrular nitelikte olup bu gerilimin 566V civarında kalacağı görülmüştür. Ayrıca clamp geriliminin de 186V civarında olduğu da yine simülasyon sonucunda görülebilmektedir. Vro gerilimi ise değişmemiştir.Vds_SimGerçekte aldığımız sonuçta aşağıda görülebileceği üzere teoriyi doğrular niteliktedir.Vdsmax-Real186V clamp gerilimi ve 566V mosfet maksimum gerilimleri yukarıdaki sinyallerden rahatlıkla görülebilmektedir.

Son olarak çıkış diyodu üzerindeki maksimum gerilime baktığımıza simülasyonda aşağıdaki sonucu görmekteyiz.Vdiode_SimSimülasyonda değerin 94V civarında olduğu gözükmektedir. Gerçek uygulamada ise sinyaller aşağıdaki gibi olmaktadır.Vdiode_RealGerçek ortamda maksimum diyot geriliminin, voltaj zıplaması ihmal edilirse 98V civarında olduğu görülmektedir. Yalnız kullanılan diyodun reverse recovery etkisinden dolayı gerilim zıplaması oluşmuş ve bu değer 138V‘a kadar çıkmıştır. Dolayısı ile özellikle flyback converter tasarımında çıkış diyodunun hızlı olması çok önemlidir. Pratikte teoride hesaplanan değerin %50 üstü, diyot üst gerilimi olarak karşımıza çıkmaktadır.

Ayrıca yapılan uygulamada Fairchild firmasının senkron doğrultma entegresi olan FAN6204 kullanılarak senkron sinyalleri de elde edilmiştir. Bunları da yukarıda sarı sinyalle görebilirsiniz.

Sonuç Olarak
Flyback converter günümüzde her uygulamada kullanılabilecek, ucuz ve efektif bir çözümdür. Özellikle iyi trafo tasarımı ve simülasyon ile destekli hesaplamalar, yıllarca performanslı ve sorunsuz çalışacak converter için olmazsa olmazlardandır. Bu konuda tüm üreticilerin çok güzel notları bulunsa da bu anlamda mihenk taşı kabul ettiğim Fairchild’ın AN-4137 adlı uygulama notunu mutlaka okumanızı öneririm.

Konu ile ilgili tüm sorularınızı yorum kısmından bana iletebilirsiniz.
Herkese çalışmalarında başarılar dilerim.

  1. Fatih dedi ki:

    Ellerine sağlık hocam. Güzel bir yazı dizisi oldu. Umarım pek çok insan istifade eder.

  2. Hakan dedi ki:

    Hocam simülasyonu hangi programda yapıyorsunuz. Hangisini tavsiye edersiniz.

  3. Ramazan dedi ki:

    Geri beslemesiz anlatım olur mu? 🙂

    Birde Half Bridge ve Full Bridge, Forward, Push Pull , LLC tasarım bekliyoruz. Tecrübelerinizi lütfen paylaşınız. Tavsiyelerinize ihtiyacımız var. Özellikle PWM kontrolcü, trafo hesabı, tasarımı ve geri besleme.

    Teşekkürler.

    • Fırat DEVECİ dedi ki:

      Ramazan merhaba,

      Zahmet etme projen neyse gönder ben yapayım bu kadar anlatımdan sonra bir de onu yapmışım çok mu? 🙂

      Özel destek gerekiyorsa iletişim adresim mevcut ama ısmarlama konu pek almıyorum.

      Kolay gelsin.

  4. Erkan dedi ki:

    Fırat hocam merhaba. Sıfırdan DC to AC Inverter tasarlamak için, yükseltme katında hangi topolojiyi kullanmamı tavsiye edersiniz? 600W ve 5kV ile üzerinde tavsiyeniz ne olurdu? Boost işimi görür mü?

    • Fırat DEVECİ dedi ki:

      Merhaba Erkan,

      600W ve 5kV değerleri için çıkış akım değerin 120mA çıkacaktır. Eğer 50 ile 1kHz arası bir AC sinyal çıkarıcaksan ki sinyal şeklinin sinüs olduğunu varsayıyorum, klasik trafolu bir sistem kullanman her zaman daha iyi olacaktır. Yani girişin örnek veriyorum 12V çıkışın 5kV olacak şekilde. Bir çok 12/24V çalışan UPS 220Vac üretmek için hala aynı tekniği kullanır.

  5. Erkan dedi ki:

    Cevap için teşekkür ederim Fırat hocam. Soruda hata ve eksik bilgi sunmuşum, afedersiniz.

    Şöyle düzelteyim. Tek faz 220V/50Hz sabit frekanslı (SVPWM) inverter tasarımı yapmak için, yükseltme katında 600Watt ve 5kW için hangi topoloji üstünde çalışmamı önerirsiniz? 5kW dememde ki sebep yüksek güçlerde çalışma anlamı doğsun diye. Birde yüksek güçte değişken frekanslı 3 faz için topoloji önerebilir misiniz?

    Çalışmalarımı yönlendireceğim, kendimi geliştirmek ve çizeceğim yolu belirlemek için bilgilendirirseniz çok sevinirim.

    • Fırat DEVECİ dedi ki:

      Erkan merhaba,

      Çıkış birimlerini bana belirtmişsin ama giriş olarak ne kullanılacak bunu da bana söylersen iyi bir yönlendirme yapacağımı düşünüyorum. Örneğin giriş DC mi, bataryadan mı bu gerilimler elde edilecek, UPS’mi olacak gibi. Bunlara göre sana günümüzde kullanılan optimum çözümleri söylemeye çalışayım.

  6. Erkan dedi ki:

    Hocam bir bataryayı şarj edeceğim ve bu bataryadan daha sonra kullanılmak üzere enerji alacağım.

    • Fırat DEVECİ dedi ki:

      O halde en güzel çözüm dediğim gibi batarya geriliminin nominal değerinden 220Vac çıkacakmış şekilde bir trafo ile bunu halletmek olacaktır. Batarya gerilimi 24V ise ki tehlikeli alt sınır 20V civarı olacaktır, bunu maksimum değer olarak kullanıp, 12Vac/220Vac trafo ve primer kısımda H-Bridge bir yapı kullanmak en kolay yöntemlerden biri olacaktır. Diğer türlü akülerinizin toplam gerilim seviyesi kolay bir şeklide elde etmek isterseniz en az +-320V civarı olmalı ve yaklaşık 55 ila yerine göre 60 akü kullanmalısınız. Bu şekilde bakılırsa ilk söylediğim metot zaten küçük UPS’lerde kullanılan sistemin aynıdır ve daha ucuz yapmanın maalesef şu an için bir yolu yoktur.

  7. Erkan dedi ki:

    Bilgilendirme için teşekkür ederim Fırat hocam.

Yorum Yazınız

error: Kopyalama KARDEŞ!