AnaSayfa / Kütüphane / Switch Mode ve Çeşitleri

Switch Mode ve Çeşitleri

Switch Mode – SMPS ve Çeşitleri

Switch Mode nedir? 

switch mode power supply
switch mode power supply

İngilizcesi “Switch Mode Power Supply” Türkçe ifadesiyle”Anahtarlamalı Mod Güç Kaynağı” dır. Genellikle kısaltılması olan “SMPS” harfleri ile gösterilir. Ve görevi AC gerilimi DC gerilime çevirmektir.

Standart yöntemler yerine yarı iletkenleri anahtarlama yöntemini kullanılarak AC gerilimi DC gerilime çevirme yöntemidir. Switch ModeSMPS‘lerin en önemli çalışma noktalarında birisi anahtarlamalı voltaj regülatörlerinden oluşmasıdır. Bu regülatörler lineer voltaj regülatörlerine göre daha gürültülü çok daha zor ve maliyetlidir. Bununla birlikte çalışması için gerekli frekans aralığı şebeke frekansından KHz boyutlarında yüksektir. Ama tüm bunlara rağmen anahtarlamalı güç kaynakları lineer dönüştürücülerine göre çok daha verimli ve stabil çalışmaktadır. Lineer güç kaynaklarına göre de çıkış gerilimi giriş geriliminden büyük veya küçük olabilir. Güç kaynaklarında yaygınca kullanılan transformatör -> doğrultmaç -> filtre -> regülatör sıralamasıyla çalışmaktadır.

power switch mode döngü sıralaması
power switch mode döngü sıralaması

SMPS ler çok verimli bir şekilde dönüşüm yapabilir ve bu dönüşümler transistör veya MOSFET yardımıyla yapılır. Genel olarak SMPS lere baktığımızda 3 tip olduğunu görürüz. Bunlar alçaltıcı, yükseltici ve hem alçaltıcı hem yükseltici SMPS lerdir.

1-) Alçaltıcı Switch Mode – SMPS (Buck Converter)

Anahtarlamalı güç kaynaklarında sıkça kullanılan ve adından da anlaşılacağı gibi giriş gerilimini (DC) azaltan regülatör çeşididir. Yukarıdaki resimde Filter bölümünden sonra kullanılan Alçaltıcı regülatör devresi SMPS lerde kullanılırken anahtarlamak için seri bir transistör yada güç MOSFET i kullanılır.

alçaltıcı smps - buck converter
alçaltıcı smps – buck converter

Yukarıdaki devrelerde SMPS için transistörün anahtarlaması bulunmaktadır. Transistör veya MOSFET mümkün olduğunca istenilen gerilimin sabit kalmasını sağlar veya yakın tutar.

Alçaltıcı regülatör devrelerinde transistörün iki çalışma şekli vardır on-state ve off-state dir. on-state transistör tetiklenmesi ve üzerinde akım geçmesidir. off-state ise transistörün kesimde olduğu yani üzerinden akım geçmediği anlamına gelir. Devrenin çıkış gerilimi on-state ve off-state sürelerinin yardımıyla bir formülle hesaplanır.

switch mode düngüsü
switch mode görev düngüsü

 

switch mode düngüsü hesaplama
switch mode görev düngüsü

Bu formülde Ton transistörün veya mosfetin tetiklenme süresi Toff da kesim süresidir. Çıkış gerilimi bu devrelerin tetiklenme ve kesim süreleriyle elde edilir.

2-) Yükseltici Switch Mode – SMPS (Boost Converter)

Boost Converter ile oluşturulmuş SMPS ler giriş gerilimininin polaritesini değiştirmeden yükseltmeye dayalı güç kaynaklarıdır.

Yükseltici SMPS (Boost Converter)
Yükseltici SMPS (Boost Converter)

Bu devrede transistör tetikteyken devre güç kaynağı üzerinden beslenir ve bobinden geçen akım transistör tetikte olmadığı süre boyunca artar ve bu sayede bobin üzerinde enerji birikmeye başlar. Transistör kesime girdiği zaman bobin üzerindeki enerji diyot üzerinden geçerek kondansatörde ve yüke kısmına akmaya başla. Transistör tetiklendiği zaman bobinde biriken enerji deşarj olur ve bobinin polaritesiyle güç kaynağının polaritesi aynı olur. Böylece çıkış gerilimi yükseltilerek giriş geriliminden yüksek olur. Transistör tetiklenmesi belirli bir periyotta olduğu süre boyunca birim zamandaki kesim ve iletim sürelerine bağlı olarak bir Vout oluşur. Bu Vout aşağıdaki formülle bulunur.

Yükseltici SMPS Hesapalama - Boost Converter
Yükseltici SMPS Hesapalama – Boost Converter

Buradaki D değişkeni transistörün kesim ve tetiklenme sürelerine bağlı olan bir değişkendir ve aşağıdaki şekilde hesaplanır.

3-) Hem Alçaltıcı Hem Yükseltici Switch Mode – SMPS (Buck/Boost)

Alçaltıcı ve Yükseltici devreler yukarıda gördüğümüz buck converter ve boost converter devrelerinin bir kombinasyonudur. Bu devrelerde çıkış gerilimi giriş geriliminden yüksek veya alçak olabilir. Ancak bu devrelerde dikkat edimesi gereken husus çıkış geriliminin polaritesi giriş geriliminin polaritesinden farklıdır.

Hem Alçaktıcı Hem Yükseltici SMPS - Buck / Boost Converter
Hem Alçaktıcı Hem Yükseltici SMPS – Buck / Boost Converter

Devrede transistör iletimde iken giriş gerilimi bobin üzerinde enerji depolar. Bu durumda diyot ters bağlandığı için çıkışta bir akım gözlenmez. Transistör kesime gittiğinde ise bobin üzerindeki enerji devrede off yönünden geçerek bir akım oluşturarak yüke akar. fakat bu durumda dikkat edilmesi gereken nokta transistör kesimde iken akım yönü diyotun tersi yöne olduğu için polarite ters olur.

Yani transistör tetiklendiğinde bobin güç kaynağı tarafondan beslenir ve üzerinde yük biriktiğinden çıkışta gerilim olmaz. Transistör kesimde olduğu zamanda bobin üzerinde biriken enerji yüke akmaya başlar. Yük üzerindeki gerilimin büyüklüğü ise girişte ve transistöre uygulanan gerilimin Duty Cycle’ına (buna frekans diyebiliriz) bağlıdır. Sonuç olarak Buck Converter’da ve Boost Converter’da olduğu gibi transistörün birim zamandaki tetiklenme ve kesim süreleri ile giriş gerilimine bağlı bir denklem elde edilir ve bize çıkış gerilimini bulmamıza yarar.

Formülü biraz inceleyecek olursak D değikeninin birden büyük olması durumuna bağlı olarak çıkış gerilimi giriş geriliminden büyük veya küçük olur.

Hakkında Doğan Tütüncü

Ayrıca Kontrol Ediniz

IN (Intelligence Network)

IN (Intelligence Network) Intelligent Network (İN), ITU-T Q.1200 serisi tavsiyelerinde belirtilen standart ağ mimarisi. Sabit …

Bir cevap yazın

Bu sitede bulunan içeriğin kaynak belirtilmeden paylaşılması yasaktır.
Telif Ve Gizlilik Politikası
Elektronikbilimi.com olarak kişisel güvenlik haklarına ve şirketlerin telif haklarına saygı duyuyor, kişisel bilgilerinizin korunmasını sağlıyor. Sitemiz Türkiye Cumhuriyeti yasalarına ve hukuka bağımlı, kişisel ve ticari haklara saygılı olmayı hedefleyerek yayın hayatına devam etmektedir. T.C 5651 Sayılı yasa kapsamında “Yer Sağlayıcı” sıfatıyla hizmet vermekteyiz. Bu doğrultuda site yönetimi ve çalışanlarının içerikleri kontrol etme ve onaylama yükümlülüğü yoktur. İçerikler özgün olarak herkes tarafından oluşturabilir, site yönetimi şikayet sonrasında işlem yapmakla yükümlüdür. Bu sebeple sitemiz “uyar ve kaldır” prensipleri çerçevesinde işlem yapmaktadır. İş bu madde gereği telif hakkı dahilinde olan yazı, içerik, resim ve her türlü dosyaların, eserlerin yasal olmayan bir biçimde yayınlandığını, paylaşıldığını düşünüyorsanız; mail yolu ile bizlere ulaşabilir. İçeriğin kaldırılmasını talep edebilirsiniz. Talebiniz incelendikten sonra, içeriğiniz sitemizden kalıcı olarak kaldırılıp, sizlere bilgi verilecektir. Telif, ihtar ve uyarı için mail adresimiz iletişim: iletişim[@]elektronikbilimi.com
Our site does not store or share any content on/from it’s servers. We respect owners of copyrighted work and treat every infringement very serious. If you wish to report a copyright infringement please send email to iletişim[@]elektronikbilimi.com content will be removed within 72 hours.
Araç çubuğuna atla