Düzlemsel transformatör içeren LLC tabanlı dönüştürücü tasarımı
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HALİL BAYRAMOĞLU
Danışman: Erdem Akboy
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Teknolojik gelişmeler ve artan enerji talebi, elektronik sistemlerde yüksek verimli güç kaynaklarına olan ihtiyacı her geçen gün artırmaktadır. Günümüz elektronik cihazlarının tasarımında enerji verimliliği, hem performans hem de sürdürülebilirlik açısından kritik bir parametre haline gelmiştir. Anahtarlamalı güç kaynakları arasında yer alan yumuşak anahtarlamalı dönüştürücüler; yüksek verimlilik, artan güç yoğunluğu ve düşük elektromanyetik girişim (EMG) gibi üstün özellikleri sayesinde öne çıkmaktadır. Bu avantajların elde edilebilmesi için, dönüştürücü tasarımında uygun topolojilerin seçilmesi, devre parametrelerinin doğru belirlenmesi ve elektromanyetik bileşenlerin dikkatli şekilde optimize edilmesi büyük önem taşımaktadır. Yüksek güç yoğunluğuna sahip sistemlerin tasarımı, dönüştürücülerin anahtarlama frekanslarının artırılmasını gerekli kılmaktadır. Ancak anahtarlama frekansının yükselmesiyle birlikte anahtarlama ve iletim kayıplarında da artış meydana gelmektedir. Bu kayıpları azaltmak ve verimliliği artırmak amacıyla yumuşak anahtarlama imkânı sunan LLC rezonans dönüştürücü topolojileri, endüstriyel uygulamalarda yaygın şekilde tercih edilmektedir. Günümüzde artan güç yoğunluğu gereksinimleri, elektromanyetik bileşenlerin daha kompakt, verimli ve termal olarak yönetilebilir tasarımlarını zorunlu hale getirmiştir. Bu bağlamda, özellikle galvanik izolasyonu sağlayan transformatörler, yüksek frekanslı ve yüksek verimli sistemlerin performansını doğrudan etkileyen kritik bileşenler arasında yer almaktadır. Bu nedenle, transformatör tasarımlarında yenilikçi yaklaşımlara duyulan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Yüksek verimli güç dönüştürücü tasarımlarında, yumuşak anahtarlama imkânı sunan LLC rezonans dönüştürücü topolojisi ön plana çıkmaktadır. Bununla birlikte, artan güç yoğunluğu gereksinimlerini karşılamak amacıyla, özellikle yüksek frekanslı uygulamalarda düzlemsel transformatörlerin kullanımı yaygınlaşmaktadır. Düzlemsel transformatörler, kompakt yapıları sayesinde anahtarlama frekanslarının megahertz seviyelerine çıkarılmasına olanak tanımakta ve böylece sistem boyutları ile manyetik bileşen hacmini önemli ölçüde azaltmaktadır. Ayrıca, bu yapılar parazitik elemanların daha öngörülebilir ve kontrol edilebilir bir biçimde modellenmesine olanak sağlamakta; bu sayede geleneksel transformatörlere kıyasla daha düşük parazitik etkilerle daha yüksek performans sunmaktadır. Bu tez çalışmasında, düzlemsel transformatör kullanan yarım köprü LLC rezonans dönüştürücüsünün tasarımı, analizi ve simülasyonu gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında, düzlemsel transformatöre ait kaçak endüktans ayrıntılı olarak analiz edilmiş ve sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonu yapılmıştır. Tasarlanan yarım köprü LLC rezonans dönüştürücü, 375–410 V aralığında doğru akım giriş gerilimi ile çalışmakta olup, 12 V çıkış gerilimi ve 15 A çıkış akımı sağlayarak toplamda 180 W çıkış gücü elde etmektedir.