Rezonanslı doğru akım kaynaklarının incelenmesi ve iki trafolu bir uygulamanın gerçekleştirilmesi

Güç elektroniğindeki teknolojik gelişmeler ile birlikte güç dönüşümlerindeki yüksek verim ve yüksek güç yoğunluğu talebi de her geçen gün artmaktadır. DC-DC güç dönüşümü bir çok güç kaynağı ve enerji ile ilgili olan uygulamalar için kaçınılmaz durumdadır. Özellikle solar panel inverter ve ön-uç güç kaynaklarının performasında, yüksek verim ve yüksek güç yoğunluğu önemli olduğu kadar geniş giriş gerilimi ve yük koşullarında da regülasyonu sağlaması önemlidir. Ayrıca dönüştürücülerin yüksek frekanslarda çalışması devredeki pasif elemanların ebatlarını önemli ölçüde düşürür ve güç yoğunluğu açısından önemlidir. Ancak yüksek frekans sebebi ile oluşan anahtarlama kayıpları bir engel olarak karşımıza çıkar. Rezonanslı DC-DC dönüştürücüleri bu zorlukların üstesinden gelmek için iyi bir seçimdir çünkü yumuşak anahtarlamayı mümkün kılarlar ve ayrıca elektromanyetik girişimleri düşüktür. Farklı rezonanslı dönüştürücü topolojileri arasında olan LLC rezonanslı dönüştürücü, tam yük ve yüksüz koşulları altında yumuşak anahtarlamayı sağlama ve geniş kazanç aralığından dolayı tercih edilirler. Özellikle TV endüstrisinde televizyonların ince ve küçük ebatlarda olması önemli bir trend olmuştur. OLED TV gibi LCD TV'lere göre yüksek güç ihtiyacı olan televizyonların güç kaynaklarının da küçük ebatlarda olması önem kazanmaktadır. Bu çalışmada, yüksek akım çıkışlı yüksek güçlü LLC rezonanslı dönüştürücüde kullanılan trafoların primerleri seri sekonderleri paralel bağlı olacak şekilde sunulmuştur. Seri rezonans karakteristiğine dayanarak, güç MOSFET'leri yumuşak anahtarlama ile sıfır gerilimde iletime girerler. Dolayısıyla güç elemanı olan MOSFET'lerin üzerindeki anahtarlama güç kaybı da azaltılmış olur. Önerilen dönüştürücüde, trafoların primer bağlantıları seri olduğundan ikisinden de aynı primer akımı geçer ve böylece dengeli yük akımı sağlanmış olur. Sekonder çıkş tarafında ise trafoların bağlantısı paralel olduğundan yük akımını eşit biçimde paylaşırlar böylece sekonder sargıların ve doğrultucu diyotların üzerindeki akım stresi azaltılmış olur. Bu çalışmada, önerilen dönüştürücünün çalışma prensibi, farklı çalışma modları ve dizayn değerlendirmeleri tartışılmış ve 24V/20A deneysel prototibi sunulmuştur. Anahtar kelimeler: LLC rezonanslı dönüştürücü, yumuşak anahtarlama(ZVS), güç yoğunluğu, elektromanyetik girişim(EMI)