Programlamanabilir SMPS Akü Şarj Devresi (FS6S1265R)

Daha önce paylaşılan FSDM0365RN MC33260 ile Flyback tipi SMPS Tasarımı yazısında olduğu gibi Flyback SMPS hesaplamaları, SMPS tasarımı konularında detaylı açıklamaları ve baştan sona devre hakkında bilgilerinin bulunduğu bir çalışma.. 12V Akü için 13.8V 7A 24V Akü için 27.6V 3.5A ayarlama PC seri portu üzerinden yapılabiliryor. SMPS devresinde Fairchild üretimi FS6S1265R kullanılmış

RS232 PC Kontrol programının DELPHI 7.0 kaynak kodları verilmiş bir kaç düzenleme ile PC bağlantısı olmadan ayarlama yapılabilir.

Bu tezde, güç elektroniği devrelerinde sıklıkla kullanılan, çapraz tip anahtarlamalı güç kaynağı tasarımı gerçekleştirilmiştir. Bu anahtarlamalı güç kaynağı ile geniş giriş gerilim aralığındaki şebekeden (145V-265V AC), çıkışta iki farklı DC gerilim değeri, kontrollü olarak, trafonun tek sargısından elde edilmiştir. Elde edilen bu çıkış gerilimleri sırasıyla 13.8V ve 27.6V’dur. Bu çıkış gerilimlerinde 13.8V için 7A’lik, 27.6V için 3.5A’lik çıkış akım sınırı koyulmuştur. Baskılı devre üzerinde bulunan potlar yardımıyla çıkış gerilim ve akımı belli değerler arasında değiştirilebilmektedir.

Bu anahtarlamalı güç kaynağının tasarımındaki ana amaç; kurşun asit akülerin verimli bir şekilde şarj edilmesidir. Çıkış gerilimleri, programlanmasına göre 1 ya da 2 aküyü şarj edebilecek şekilde ayarlanmıştır. Aküler birbirlerine paralel bağlı iken şarj edilirse, çok sayıdaki akü aynı anda şarj edilebilir. Yapılan tasarımda belirlenen çıkış gerilim ve çıkış akım sınırı değerleri, bilgisayar ara yüz bağlantısı RS232 ya da baskılı devre kartı üzerindeki anahtar yardımıyla, devre üzerinde hiçbir değişiklik yapılmaksızın değiştirilebilmektedir. Programlanabilirlik özelliğini bu yüzden almıştır.

Tasarımı gerçekleştirilen programlanabilir çapraz dönüştürücünün bir takım üstün özellikleri bulunmaktadır. Anahtarlamayı ve darbe genişlik modülasyon kontrolünü üstün özelliklere sahip Fairchild güç anahtarı tümleşik devresinin gerçekleştirmesi, cihaz çalışmasını güvenli kılmakta ve kullanılması gereken malzeme sayısını azalttığı için cihaz maliyetini düşürmektedir. Kullanılan bu tümleşik devrenin kendi iç yapısında bulunan yüksek gerilim koruması, düşük gerilim koruması, aşırı yük koruması, çıkış kısa devre koruması ve yumuşak kalkış özelliği, cihazın güvenli çalışmasındaki diğer önemli etkenlerdendir.

ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI

Anahtarlamalı Güç Kaynağına Genel Bakış
Çapraz Dönüştürücü Çalışması
Sürekli Akım Çalışması Durumu
Süreksiz Akım Çalışması Durumu
CCM ve DCM Çalışmanın Avantaj ve Dezavantajları

Kurşun Asit Akülerin Şarj Teknikleri

Şarj teknikleri
Ana Güç Kaynağı (Çevrim Kullanımı)
Yedekleme Gücü

Fairchild FS6S1265R YAPISAL ÖZELLİKLERİ VE TEMEL ÇALIŞMA PRENSİPLERİ

FS6S1265R Blok Diyagramı
FS6S1265R Düşük Gerilim Koruması
Geribesleme Kontrol Devresi
Yumuşak Kalkış Çalışması
FPS Yerleşik Koruma Devreleri
Çıkış Aşırı Yük Koruması
Çıkış Kısa Devre Koruması
Gecikme Olmadan Hızlı Koruma
Aşırı Gerilim Koruması

ÇAPRAZ DÖNÜŞTÜRÜCÜ TASARIMI

Fairchild FS6S1265R Kullanarak Çapraz Dönüştürücü Tasarımına Giriş
Adım Adım Tasarım Prosedürü
Sistem Özelliklerinin Tanımlanması
DC Bağlantı Kondansatörü (CDC) ve DC Bağlantı Gerilim Aralığının Belirlenmesi
Maksimum Çalışma Doluluğu Oranının (Dmax) Belirlenmesi
Transformatörün Birincil Tarafının Endüktansının (Lm) Belirlenmesi
Giriş Gücü ve Tepe Drain Akımının Değerine Uygun Güç Anahtarının Seçilmesi
Uygun Nüve ve Minimum Birincil Tur Sayısının Belirlenmesi
Her Çıkış İçin Tur Sayılarının Belirlenmesi
Her Sargı İçin Kablo Kesitinin Belirlenmesi
Her Çıkış İçin Uygun Doğrultucu Diyotunun Belirlenmesi
Çıkış Kondansatörünün Belirlenmesi
RCD Söndürme Devresi Tasarımı
Çapraz Dönüştürücülerde RCD Söndürme Devrelerine Giriş
Söndürme Devresi Tasarımı
Geribesleme Döngüsünün Tasarımı

DEVRENİN BLOKLAR HALİNDE ÇALIŞMASININ ANLATIMI

Giriş Katı Çalışması
Elektromanyetik Girişim
FPS Katı Çalışması
Geribesleme Kontrol Katı Çalışması
Gerilim Geribesleme Devresi
Akım Geribesleme Devresi
Programlama Katı Çalışması
Çıkış Katı Çalışması
BASKILI DEVRE TASARIMI
Malzeme Yerleşimi , Malzeme Listesi
Giriş ve Çıkış Gerilim Dalga Şekilleri
FS6S1265R’nin Drain Source Gerilim Dalga Şekilleri
Çıkış Gerilimi 138V Durumunda
Çıkış Gerilimi 276V Durumunda
Geribesleme Gerilimine Bağlı Çalışma Doluluğu Oranının Değişimi
Söndürme Devresi
Çıkış Gerilimi 138V İçin Söndürme Devresi Etkisi
Çıkış Gerilimi 276V İçin Söndürme Devresi Etkisi
Yardımcı Sargı Çıkış Gerilim (Vcc) Değişimi
Çıkış Gerilimi 138V Durumunda Vcc Değişimi
Çıkış Gerilimi 276V Durumunda Vcc Değişimi
Akım Sınırlama Devresinin Çalışması
Yükseltilmiş Şarj, Verim

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Hazırlayan: Müh. Gürkan ÇOBAN – Çok faydası olacak bir çalışma emeği geçen hazırlayan kişilere teşekkürler.