GaN FET ve silisyum tabanlı MOSFET kullanılarak tek uçlu birincil-indüktör (SEPIC) türü pil şarj düzenleyici devresinin gerçekleştirilmesi

Bu tez çalışmasında, GaN FET ve Silisyum MOSFET anahtarlama elemanları kullanılarak pil şarj düzenleyici devreleri tasarlanmıştır. Tasarlanan pil şarj düzenleyici devrelerinde Tek Uçlu Birincil-İndüktör Dönüştürücü, SEPİC, tipi güç dönüştürücü topolojisi kullanılmıştır. Tez çalışması, hem GaN FET ve Silisyum MOSFET'in anahtarlama karakteristiklerinin incelenmesi hem de SEPİC tipi dönüştürücünün diğer DA-DA tipi dönüştürücülere göre avantaj ve dezavantajlarının incelenmesi açısından benzer literatür çalışmalarından farklılık göstermektedir. Tez kapsamında tasarlanan pil şarj düzenleyicinin giriş gerilimi 40-55V, çıkış gerilimi ise 26V olacak şekilde seçilmiştir. Pil şarj düzenleyici, sabit akım ve sabit gerilim modlarında çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Anahtarlama frekansı, Silisyum MOSFET kullanılan dönüştürücü için 100kHz ve 300kHz; GaN FET kullanılan dönüştürücü için ise 300kHz olarak belirlenmiştir. Dönüştürücü, tam yük altında 100W çıkış gücü sağlayabilecek şekilde kalifiye edilmiştir. Her iki anahtarlama elemanını da doğrulamak amacıyla birer adet açık döngü ve bir adet kapalı döngü dönüştürücü tasarımı yapılmış ve test edilmiştir. Testlerde elde edilen verilere göre; Silisyum MOSFET kullanılan pil şarj düzenleyici 100kHz anahtarlama frekansında %90,15 verime ulaşmıştır; Ancak 300kHz anahtarlama frekansında tam yük altında %90 verimin altında kalmıştır. GaN FET'in anahtarlama elemanı olarak kullanıldığı pil şarj düzenleyici devresinde ise 300kHz anahtarlama frekansında ve tam yük altında %91,82 verim değeri elde edilmiştir. Pil şarj düzenleyici devresi, her iki anahtarlama elemanı da kullanılarak farklı yükler altında performans testlerine tabi tutulmuştur. Pil şarj düzenleyicinin çalışma modları benzetim ortamında ve test ortamında elde edilen veriler ışığında doğrulanmıştır. Testler sonucunda elde edilen verilere dayanarak pil şarj düzenleyici tasarımlarında SEPİC tipi dönüştürücü ve GaN FET kullanımının avantaj ve dezavantajları benzer literatür çalışmalarına dayanarak incelenmiştir.