Kararsız Gerilimi Artırma ve Regülasyon Mantığı...

[hakkan.k]

Merhaba,

Başlıkta da belirttiğim gibi bir şekilde elde ettiğimiz kararsız gerilimi belli bir değere yükseltmek(alçaltmak değil) ve regüle etmek için gerekli sistemin çalışma mantığını öğrenmek istiyorum. Gerilim katlayıcılar gibi devreleri inceledim ama giriş gerilmi çok değişken olduğu için kullanılamaz diye düşündüm.

Örneği biraz daha netleştirirsek: bir güneş panelimiz var diyelim. 6 volt, 150 miliamper. kapalı havalarda yaklaşık 4 volt gösteriyor(kısa devre gerilimi). Akım da 20 miliampere kadar düşüyor. İyi güneş altında bu değerler yükseliyor tabii. Ya da küçük bir rüzgar türbini düşünelim. Bazen döner bazen hiç dönmez, vs.

Özetle kararsız gerilimleri yükseltmenin ve regüle etmenin temel mantığını rica ediyorum. Eminim bunu yapan entegreler vardır ama entegrelerin de bunu nasıl yaptığını öğrenmek istiyorum.

Elektronikte yeni olduğumu hatırlatır ve zaman ayırdığınız için teşekkür ederim...

 

[cemkose]

Regülesiz bir dc gerilimi regüleli hale getirmek için anahtarlamalı mod güç kaynaklarını(smps, switched mode power supplies) kullabilirsiniz. Sizin dediğiniz işi yapabilecek topolojiler ise boost converter(step up, yükseltici), buck-boost(alçaltıcı yükseltici) ya da Cuk converter olabilir. Ancak boost işinizi görecektir.

Tabi ki regüleli bir çıkış gerilimi için çeviricinin kapalı çevrim olarak kontrol edilmesi lazım ki, bu tür çeviricilerin modellenmesi ve kontrolör tasarımı basit bir iş değil. Ayrıca fotovoltaik sistemlerde mpt yani maksimum güç noktası izleme algoritmaları ile çeviricinin kontrol edilmesi gibi daha farklı durumlar var ki bunlar için fotovoltaik sistemler hakkında da bilgi sahibi olmanız lazım.

Entegre devre konusuna gelince ise; smpslerin kontrolü için gerekli fonksiyonları icra eden entegreler var. Ancak bu entegreleri kullanmak için de devre düzgün tasarlanmalıdır. Yani entegre sadece sizin kontrol prensibiniz için gerekli olan birimleri içerir.

Bunun haricinde ufak güçler için mosfet ve mosfet sürücüsü, pwm birimi vs.. içinde olan ve minimum çevresel elemanlar kullanarak boost converter yapabileceğiniz entegreler de mevcut. Bunları kullanarak ufak güçlerde smpsler yapabilirsiniz. Kullanacağınız entegrenin uygulama notlarını okuyarak nispeten daha kolay bir şekilde, çevre elemanlarını boyutlandırmanız mümkün. Amatör olarak devre yapacaksanız, bu tür entegre devrelerle başlamanızı öneririm. (bu tip sistemlere örnek olarak Small, High-Voltage Boost Converters - Maxim inceleyebilirsiniz.)

Boost Switching Converter Design Equations
Make a simple boost converter
Boost converter - Wikipedia, the free encyclopedia
SMPS (Switching Power Supply) Design; Circuit Diagrams

Bu linkler belki işinizi görecektir.

 

[hakkan.k]

Sayin cemkose,

Cevabiniz icin cok tesekkur ederim. Smps sistemleri incelemistim ama dediginiz gibi tasarlayip uygulamaya gecirmek kolay is degil. Maxim entegrelerine de rastlamistim konuyu ogrenmeye calisirken. Sizin de tavsiyeniz uzerine Maxim sitesini detayli olarak inceleyeyim.

Eger vakit ayirirsaniz bir soru daha sormak isterim: bu entegrelerle devreyi kurdugumu dusunelim. Bu devreyle 12 ah lead-acid akuyu sarj etmeyi planlamaktayim. Sarj suresi cok onemli degil, bir haftada dolsa da olur. Devrenin cikis gerilimini gerekli gerilim degerine ayarlayip akuyu surekli sarjda tutmanin sakincasi olur mu? Gunes hucresinden gelecek gucun tas catlasa 5-6 voltta 130-140 mili amper oldugunu hatirlatarak soruyorum. Ki bu gerilim yukseltme ve regulasyon sirasinda ve yuke binince oldukca dusecek diye tahmin ediyorum. Bu kadar kucuk bir akim ile trickle sarj gibi akuyu surekli sarj altinda tutabilir miyiz?

Simdiden tesekkur ederim...

 

[cemkose]

Sayin cemkose,

Cevabiniz icin cok tesekkur ederim. Smps sistemleri incelemistim ama dediginiz gibi tasarlayip uygulamaya gecirmek kolay is degil. Maxim entegrelerine de rastlamistim konuyu ogrenmeye calisirken. Sizin de tavsiyeniz uzerine Maxim sitesini detayli olarak inceleyeyim.

Tek bir üretici ile sınırlı kalmayın, farklı üreticilerin ürünlerine de bakabilirsiniz.

Şarj olayınca gelince, akü şarjı ve şarj kontrolörleri smpslerin farklı senaryolarla kontrol edilmesini gerektiriyor. Örneğin düzgün bir şarj için, akülerin şarj eğrileri ve karakteristiklerine uyularak şarj işleminin gerçekleştirilmesi gerekir. Akü şarjında smps öncelikle akım kontrol modunda çalıştırılarak, akü sabit akımla şarj edilir. Bu durumda smps çıkışında akım geribesleme olarak alınır, yani kontrol edilen büyüklük akımdır. Çıkış akımı sabit olmasına rağmen, akü karakteristiği gereği gerilim değişkendir. Kısacası gerilim değiştirilerek, akım sabit tutulmaya çalışılır. Akünün gerilimi belli bir seviyeye ulaşındığında, bu sefer sabit gerilim moduna geçilir. Akü sabit bir gerilim altında bir süre daha şarj edilir. Tüm işlemleri yapabilmek için şarj kontrol entegreleri mevcut ve mikrodenetleyici kullanarak da bu senaryolar gerçeklenebilir.

Aslında bu sistemleri incelendiğinizde, maksimum güç noktası izleme, akü şarjı ve daha başka işlemlerin farklı devreler tarafından gerçekleştirildiğini göreceksiniz. Ancak şarj hızı ve kalitesinin önemli olmadığı uygulamalarda dediğiniz gibi kabaca sabit gerilim modu kullanılabilir. Yanlız bu işlemler akünün ömrünü azaltır ve kaliteli bir şarj işlemi gerçekleştirilememiş olur. Bu işlemi yaparken akünün sıcaklığını kontrol ediniz ki aşırı akım çekilmesi ya da farklı bir arıza durumu olursa müdahale edilebilsin.

Gerilim düşmesi olayınca gelince, smps iyi regüle edilmişse, yük binse dahi gerilim az bir düşme eğilimi gösterip sonra hemen(ms süre içinde ya da daha kısa) olması gereken değere oturacaktır. Ancak açık çevrim çalışan bir güç kaynağı kullanırsanız yani duty cylce belli bir değere ayarlanıp, kapalı çevrim kontrol edilmiyorsa, yük arttırıldığı zaman çıkış gerilimi düşecektir.

 

[hakkan.k]

Verdiginiz degerli bilgiler icin cok tesekur edeirm...