E sınıfı rezonans dönüştürücü temelli led sürücünün çalışmaparametrelerinin farklı kalite faktörleri için karşılaştırılması

Gelişen teknoloji ve artan nüfus, elektrik enerjisine olan talebin sürekli artmasına neden olmaktadır. Bu durum, yeni enerji kaynaklarının araştırılmasını ve mevcut kaynakların daha verimli kullanılmasını zorunlu kılmaktadır. Elektrik enerjisinin önemli bir bölümünün aydınlatma amacıyla kullanılması, bu alanda kullanılan cihazların verimliliğinin artırılmasını önemli hale getirmektedir. LED'ler, geleneksel aydınlatma elemanlarına kıyasla daha yüksek verimlilik ve daha uzun ömür sunmaları nedeniyle yaygın olarak tercih edilmektedir. Ancak LED'lerin sıcaklığa bağlı olarak değişen ve doğrusal olmayan elektriksel karakteristiği sabit akımla sürülmelerini zorunlu kılmaktadır. Bu sebeple, LED'lerin kararlı ve güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için uygun sürücü devrelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Geleneksel dirençli ve doğrusal düzenleyicili LED sürme yöntemleri düşük verimli olduklarından yerlerini DC-DC dönüştürücülerle gerçekleştirilen LED sürücü devrelerine bırakmışlardır. DC-DC dönüştürücüler, yüksek frekansta çalıştırıldıklarında maliyet ve hacim açısından avantaj sağlamaktadırlar. Ancak PWM kontrollü dönüştürücülerde sert anahtarlama koşulları, yüksek frekanslarda ciddi anahtarlama kayıplarına yol açmaktadır. PWM anahtarlamalı dönüştürücülerin bu dezavantajını ortadan kaldırmak veya azaltmak için yumuşak anahtarlama tekniklerinin kullanıldığı rezonans anahtarlamalı dönüştürücüler geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, E sınıfı rezonans dönüştürücü kullanılarak yüksek frekanslarda sıfır gerilim anahtarlama şartlarında çalışabilen bir LED sürücü devresi analiz edilmiş ve tasarlanmıştır. Sürücü devrenin farklı kalite faktörleri (3, 5, 7 ve 9) için çalışma parametrelerindeki değişimleri incelemek amacıyla simülasyon çalışmaları yapılmış ve laboratuvar ortamında deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları PSIM programı ortamında gerçekleştirilirken 250 kHz anahtarlama frekansında çalışan 48 W'lık LED sürücünün prototipi gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ve deneysel çalışmalar sonucunda giriş akımının, anahtar geriliminin, rezonans akımının ve çıkış gücünün artan kalite faktörü ile azaldığı gözlemlenmiştir. Simülasyon çalışmalarında sürücünün güç anahtarı farklı kalite faktörleri için sıfır gerilim şartlarında iletime geçmektedir. Ancak düşük kalite faktörleri için anahtarın kapı sinyali uygulanmadan anahtar gerilimi 0 V üzerine çıkmaktadır. Yumuşak anahtarlama yönünden deneysel çalışmalar ile simülasyon çalışmaları uyumlu olmakla birlikte deneysel çalışmalarda kalite faktörü 9 için tasarım kriterlerine göre yumuşak anahtarlama şartları sağlanamamaktadır. Tez çalışması kapsamında farklı kalite faktörleri için elde edilen simülasyon ve deneysel çalışma sonuçları tablolar halinde sunulmuştur.