E sınıfı rezonans dönüştürücü temelli led sürücünün çalışmaparametrelerinin farklı kalite faktörleri için karşılaştırılması
Comparison of operating parameters of a class e resonant converter based led driver for different quality factors
- Tez No: 984684
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİH NACAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Electrical and Electronics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bandırma Onyedi Eylül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gelişen teknoloji ve artan nüfus, elektrik enerjisine olan talebin sürekli artmasına neden olmaktadır. Bu durum, yeni enerji kaynaklarının araştırılmasını ve mevcut kaynakların daha verimli kullanılmasını zorunlu kılmaktadır. Elektrik enerjisinin önemli bir bölümünün aydınlatma amacıyla kullanılması, bu alanda kullanılan cihazların verimliliğinin artırılmasını önemli hale getirmektedir. LED'ler, geleneksel aydınlatma elemanlarına kıyasla daha yüksek verimlilik ve daha uzun ömür sunmaları nedeniyle yaygın olarak tercih edilmektedir. Ancak LED'lerin sıcaklığa bağlı olarak değişen ve doğrusal olmayan elektriksel karakteristiği sabit akımla sürülmelerini zorunlu kılmaktadır. Bu sebeple, LED'lerin kararlı ve güvenilir bir şekilde çalışabilmesi için uygun sürücü devrelerine ihtiyaç duyulmaktadır. Geleneksel dirençli ve doğrusal düzenleyicili LED sürme yöntemleri düşük verimli olduklarından yerlerini DC-DC dönüştürücülerle gerçekleştirilen LED sürücü devrelerine bırakmışlardır. DC-DC dönüştürücüler, yüksek frekansta çalıştırıldıklarında maliyet ve hacim açısından avantaj sağlamaktadırlar. Ancak PWM kontrollü dönüştürücülerde sert anahtarlama koşulları, yüksek frekanslarda ciddi anahtarlama kayıplarına yol açmaktadır. PWM anahtarlamalı dönüştürücülerin bu dezavantajını ortadan kaldırmak veya azaltmak için yumuşak anahtarlama tekniklerinin kullanıldığı rezonans anahtarlamalı dönüştürücüler geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında, E sınıfı rezonans dönüştürücü kullanılarak yüksek frekanslarda sıfır gerilim anahtarlama şartlarında çalışabilen bir LED sürücü devresi analiz edilmiş ve tasarlanmıştır. Sürücü devrenin farklı kalite faktörleri (3, 5, 7 ve 9) için çalışma parametrelerindeki değişimleri incelemek amacıyla simülasyon çalışmaları yapılmış ve laboratuvar ortamında deneysel çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Simülasyon çalışmaları PSIM programı ortamında gerçekleştirilirken 250 kHz anahtarlama frekansında çalışan 48 W'lık LED sürücünün prototipi gerçekleştirilmiştir. Simülasyon ve deneysel çalışmalar sonucunda giriş akımının, anahtar geriliminin, rezonans akımının ve çıkış gücünün artan kalite faktörü ile azaldığı gözlemlenmiştir. Simülasyon çalışmalarında sürücünün güç anahtarı farklı kalite faktörleri için sıfır gerilim şartlarında iletime geçmektedir. Ancak düşük kalite faktörleri için anahtarın kapı sinyali uygulanmadan anahtar gerilimi 0 V üzerine çıkmaktadır. Yumuşak anahtarlama yönünden deneysel çalışmalar ile simülasyon çalışmaları uyumlu olmakla birlikte deneysel çalışmalarda kalite faktörü 9 için tasarım kriterlerine göre yumuşak anahtarlama şartları sağlanamamaktadır. Tez çalışması kapsamında farklı kalite faktörleri için elde edilen simülasyon ve deneysel çalışma sonuçları tablolar halinde sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Advancing technology and a growing population are driving a constantly increasing demand for electrical energy. This necessitates the search for new energy sources and the more efficient use of existing resources. The fact that a significant portion of electrical energy is used for lighting makes it crucial to increase the efficiency of devices used in this field. LEDs are widely preferred due to their higher efficiency and longer lifespan compared to traditional lighting elements. However, their temperature-dependent and nonlinear electrical characteristics necessitate constant current drive. Therefore, suitable driver circuits are required for stable and reliable LED operation. Traditional resistive and linearly regulated LED drive methods, due to their low efficiency, have been replaced by LED driver circuits implemented with DC-DC converters. DC-DC converters offer advantages in terms of cost and volume when operated at high frequencies. However, the hard switching conditions in PWM-controlled converters lead to significant switching losses at high frequencies. Resonant switching converters employing soft switching techniques have been developed to eliminate or mitigate this disadvantage of PWM-switched converters. In this thesis, an LED driver circuit capable of operating under zero-voltage switching conditions at high frequencies using a Class E resonant converter is analyzed and designed. Simulation studies and laboratory experiments were conducted to investigate the changes in the operating parameters of the driver circuit for different quality factors (3, 5, 7, and 9). Simulation studies were conducted in the PSIM program, and a 48 W LED driver prototype operating at a 250 kHz switching frequency was implemented. Simulation and experimental studies revealed that the input current, switch voltage, resonant current, and output power decreased with increasing quality factor. In the simulation studies, the driver's power switch conducts under zero voltage conditions for different quality factors. However, for low quality factors, the switch voltage rises above 0 V without the application of a gate signal. While the experimental studies and simulation studies are consistent in terms of soft switching, the soft switching conditions for quality factor 9, according to the design criteria, cannot be achieved in the experimental studies. The results of the simulation and experimental studies obtained for different quality factors within the scope of this thesis are presented in tables.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- GaAs pHEMT class-E power amplifier design
GaAs pHEMT E-sınıfı güç küvvetlendirici tasarımı
BEHNOOSH MESKOOB
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. HASAN BÜLENT YAĞCI
- Bir fazlı yüksek verimli ev tipi bir indüksiyon ısıtma sistemi
A single phase high efficient home type induction heating system
SELİM ÖNCÜ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. BEKİR SAMİ SAZAK
- High frequency power supply design
Yüksek frekanslı güç kaynağı tasarımı
ÖZLEM ÖZDEN ZENGİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TEKİN
DOÇ. DR. MUTLU BOZTEPE
- Colloidal photonics of semiconductor nanocrystals: From polarized color conversion to efficient solar concentration
Yarıiletken nanokristallerin koloidal fotoniği: Polarize renk dönüşümünden verimli güneş ışığı yoğunlaştırılmasına
KIVANÇ GÜNGÖR
Doktora
İngilizce
2018
Bilim ve Teknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR