Endüstriyel Elektrikli Araçlar Motor Sürücülerinde Kullanılmak Üzere Yüksek Frekanslı İzoleli DC-DC Düşürücü Tasarımı
Abstract views: 124
/ 
PDF downloads: 69
Keywords:
Fly-Buck Dönüştürücü, İzoleli DC-DC Dönüştürücü, Sabit Açık Kalma Süresi Kontrolü, Endüstriyel Motor Sürücü Sistemleri, Geniş Giriş Gerilim Aralığında Kararlı ÇalışmaAbstract
Günümüzde elektrikli araç teknolojileri, enerji verimliliği ve sürdürülebilirlik hedefleri
doğrultusunda hızla gelişmektedir. Bu gelişimle birlikte, motor sürücü sistemlerinin güç gereksinimlerini
karşılayan yardımcı besleme devrelerinin de yüksek verim, güvenilirlik ve kompakt yapı özelliklerini bir
arada sunması büyük önem taşımaktadır. Özellikle geniş giriş gerilim aralığında kararlı çalışabilen,
izolasyonlu DC-DC dönüştürücüler, endüstriyel motor sürücülerde kontrol ve haberleşme devrelerinin
güvenli beslenmesi açısından kritik bir role sahiptir. Bu nedenle, yüksek performanslı ve maliyet etkin
izole güç çözümleri geliştirmek, modern endüstriyel uygulamaların temel gereksinimlerinden biri haline
gelmiştir.
Bu çalışmada, 18 V – 100 V geniş giriş gerilimi aralığında çalışabilen, yüksek frekanslı ve izoleli bir DC
DC düşürücü dönüştürücü tasarımı sunulmaktadır. Fly-Buck topolojisine dayanan tasarım, geleneksel
flyback yapısına kıyasla daha az bileşenle izolasyon ve çoklu çıkış elde etme avantajı sağlamaktadır.
Dönüştürücü, LM5161 entegresiyle Sabit Açık Kalma Süresi (COT – Constant On-Time) kontrol yöntemi
kullanılarak 300 kHz anahtarlama frekansında çalıştırılmıştır. Bu yöntem sayesinde, yüksek giriş
gerilimlerinde dahi hızlı geçici tepki ve kararlı çıkış performansı elde edilmiştir.
Tasarımın birincil çıkışı 15 V / 1 A, izole ikincil çıkışı ise 15 V / 100 mA olup toplam çıkış gücü 17.5
W’tır. Küçük boyutlu manyetik elemanlar sayesinde dönüştürücü yüksek güç yoğunluğu ve alan
verimliliği sağlamaktadır. Yapılan deneysel doğrulamalar sonucunda dönüştürücünün verimi %80’in
üzerinde ölçülmüş ve sistemin endüstriyel motor sürücülerde kullanılabilirliği başarıyla ortaya konmuştur.
Downloads
References
I. Khan, S. Rahman, M. A. Ayaz, M. Amir, and H. Shehada, “Review of Isolated DC-DC Converters for Application in Data Center Power Delivery,” IEEE Trans Ind Appl, vol. 60, no. 4, pp. 5436–5446, Jul. 2024, doi: 10.1109/TIA.2024.3379305.
K. Jayaswal and D. K. Palwalia, “Performance Analysis of Non-Isolated DC-DC Buck Converter Using Resonant Approach,” Engineering, Technology & Applied Science Research, vol. 8, no. 5, pp. 3350–3354, Oct. 2018, doi: 10.48084/etasr.2242.
R. Phukan, L. Wei, and J. Hu, “A Low Profile Gate Drive Power Supply,” in 2019 IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition (APEC), IEEE, Mar. 2019, pp. 3394–3399. doi: 10.1109/APEC.2019.8722106.
Z. Iqbal, U. Nasir, M. T. Rasheed, and K. Munir, “A comparative analysis of synchronous buck, isolated buck and buck converter,” in 2015 IEEE 15th International Conference on Environment and Electrical Engineering (EEEIC), IEEE, Jun. 2015, pp. 992–996. doi: 10.1109/EEEIC.2015.7165299.
S. B. Myneni and S. Samanta, “Time Domain Analysis of Isolated Buck (F1y-Buck) Converter,” in 2018 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), IEEE, Dec. 2018, pp. 1–5. doi: 10.1109/PEDES.2018.8707573.
D. I. Zaikin, “Self‐oscillating isolated‐buck (fly‐buck) converter,” The Journal of Engineering, vol. 2021, no. 9, pp. 517–533, Sep. 2021, doi: 10.1049/tje2.12060.
Y. Cho and P. Jang, “Frequency Control Method for the Wide Load Range Operation of Primary-Side Regulation Fly-Buck Converter,” in 2024 IEEE 10th International Power Electronics and Motion Control Conference (IPEMC2024-ECCE Asia), IEEE, May 2024, pp. 3580–3585. doi: 10.1109/IPEMC-ECCEAsia60879.2024.10567583.
D. Sinha Roy and S. D. P., “Performance of Fly-buck DC-DC Converter using PI/PID-Based Controller for Applications in ElectricVehicles,” in 2023 IEEE International Conference on Distributed Computing, VLSI, Electrical Circuits and Robotics (DISCOVER), IEEE, Oct. 2023, pp. 117–122. doi: 10.1109/DISCOVER58830.2023.10316726.
Y. Cho and P. Jang, “Analysis and Design for Output Voltage Regulation in Constant-on-Time-Controlled Fly-Buck Converter,” Electronics (Basel), vol. 10, no. 16, p. 1886, Aug. 2021, doi: 10.3390/electronics10161886.
C. Mi, J. Zhou, Y. Wang, H. Ma, Q. Wu, and M. Li, “Design and Analysis of a Simple Gate Drive Power Supply for SiC MOSFET with Fly-Buck Converter,” in 2025 6th International Conference on Clean Energy and Electric Power Engineering (ICCEPE), IEEE, Aug. 2025, pp. 541–544. doi: 10.1109/ICCEPE66357.2025.11193377.
S. B. Myneni and S. Samanta, “A Comparative Study of Different Control strategies for Isolated Buck (Fly-Buck) Converter,” in 2018 IEEE International Conference on Power Electronics, Drives and Energy Systems (PEDES), IEEE, Dec. 2018, pp. 1–5. doi: 10.1109/PEDES.2018.8707754.
