Tek faz anahtarlamalı güç kaynakları için düşük maliyetli aktif güç çarpanı düzeltmesinin teorisi ve pratik uygulaması

Abstract

Bu çalışmada, tek yada çok çıkışlı, tek fazlı anahtarlamalı güç kaynaklarının (SMPS: Switching Mode Power Supply) giriş bölümünde bulunan güç faktörü düzeltme (PFC: Power Factor Correction) katı için, mevcutta entegre (IC: Integrated Circuit) kullanılarak yapılan aktif PFC çözümü yerine IC?siz aktif PFC çözümü tasarlanmış ve bu sayede şebekeden çekilen akımın dalga şeklinin şebeke gerilimi ile aynı fazda ve sinüzoidal olması sağlanmıştır. Aktif PFC işlemi için mevcut tasarımlar, IC firmalarının uygulama notları incelenmiş, sabit işlem oranı (Duty) ile Pspice simülasyon programı kullanılarak sonuçlar analiz edilmiştir. Devamında, PFC IC?sinin yaptığı süreksiz iletim modu (DCM: Discontinuous Conduction Mode) tetiklemesi için IC yerine tasarlanan transistörlü RC faz kaymalı osilatör devresi simülasyonda kullanılmış ve sonuçları incelenmiştir. Simülasyonu yapılan sabit Duty ve transistörlü RC faz kaymalı osilatör?lü devreler pratikte de baskı devre kart (PCB: Printed Circuit Board) üzerinde kurulmuş ve simülasyon ile deneysel sonuçları karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar, mevcutta bulunan IC?li aktif PFC devreleri ile kıyaslanarak tasarlanan devrenin ilgili regülasyonlara uygunluğu incelenmiştir. Bu çalışma, tasarım topolojisinden bağımsız olarak SMPS?lerin PFC katında maliyet azaltıcı bir çalışma olup, uluslararası regülasyon olan IEC 61000-3-2 limitleri dahilindedir. Deneysel olarak; güç faktörü (PF: Power Factor) 0.959, toplam harmonik bozulma (THD: Total Harmonic Distortion) %30.28, çıkış gücü 75W, çıkış gerilimi 400V DC, verimi %92.09 olan ve DCM çalışan bir yükseltici tip çevirici (Boost Converter) yapılmıştır. Sabit Duty ile tetiklemeli PFC?ler ile ilgili akademik çalışmalar yapılmış olmasına karşın, sabit Duty üreteci (PFC katı mosfet?i süren sinyal üreteci) olarak transistörlü RC faz kaymalı osilatör devresi daha önce kullanılmamıştır.