ARM Mimarili Geliştirme Kartı İle Dc-Dc Buck-Boost Dönüştürücü.


Creative Commons License

Birbir Y. , Kanburoğlu V. , Alışık E.

2. Uluslararası Türk Dünyası Mühendislik ve Fen Bilimleri Kongresi, Antalya, Türkiye, 7 - 10 Kasım 2019

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Antalya
  • Basıldığı Ülke: Türkiye

Özet

Günümüzde anahtarlamalı DC-DC dönüştürücüler, bilgisayarlarda, cep telefonlarında, fotovoltaik sistemlerde ve elektrikli ev aletlerinde çoğunlukla kullanılmaktadırlar. Anahtarlamalı DC-DC dönüştürücüleri, basit, ucuz maliyetli ve küçük boyutlu olduklarından dolayı diğer dönüştürücülere göre daha çok tercih edilirler. Bu çalışmada, DC-DC Buck-Boost dönüştürücülerin sürekli akım modu’nda (CCM) çalışması için gereken formüller ve grafikler açıklanmıştır. STM serisi bir geliştirme kartı kullanılarak PWM üretilmiş ve tasarlanan bu PWM sinyali ile Mosfet sürülmüştür. Üretilen PWM’in darbe peryot oranı (D)’e göre çıkış gerilimi değiştirilmektedir.

 

DC-DC dönüştürücüler, ayarlanmış anahtarlamalı DC-DC güç kaynaklarında ve DC motor sürücü uygulamalarında sıkça kullanılmaktadırlar. Dönüştürücü, girişteki değişken gerilimin çıkışta sabit bir gerilim seviyesine getirilmesi veya girişteki sabit bir gerilimin çıkışta istenilen gerilim seviyesine getirilmesi ile çalışmaktadır.

 

Bu çalışmada, girişteki sabit bir DC gerilimin çıkış ucunda daha yüksek veya daha düşük bir gerilim seviyesine dönüştürülmesi amaçlanmıştır. Devrede anahtarlama elemanı olarak mosfet kullanılmıştır. Devrenin kontrol ünitesi olarak analog devre yerine, ARM mimarisini barındıran STM32F103 geliştirme kartı kullanılmıştır.

 

Mikrodenetleyici kullanımının sağladığı avantajlar sayesinde hiçbir ek devre tasarımına gerek duyulmadan yüksek frekanslarda PWM üretimi mümkün kılınmış ve gerekli hesaplamalarla PWM üretimi sağlanmıştır. Osilaskoptan elde edilen gerçek dalga şekillerinin teorik ve simüle dalga şekilleri ile örtüştüğü görülmüştür. Elde edilen çıkış gerilim değeri, dış üniteye yerleştirilen OLED ekran sayesinde gözlemlenebilmektedir. 


Anahtar kelimeler: DC-DC Buck-Boost dönüştürücü, Sürekli Akım Modu (CCM) , PWM yöntemi, ARM mimarili işlemci, OLED ekran.

Today, switched DC-DC converters are often used in computers, mobile phones, photovoltaic systems and electrical household appliances. Switched DC-DC converters are preferred over other converter types as they are simpler, less expensive and smaller in size. In this study, the formulas and graphs required for DC-DC Buck-Boost converters to operate in continuous current mode (CCM) are explained. PWM is produced using a STM series development board and mosfet is driven with this designed PWM signal. The output voltage is changed according to the PWM's duty cycle(D).

 

DC-DC converters are commonly used in regulated switched DC-DC power supplies and DC motor drive applications. The converter operates by converting a variable voltage at the input to a constant voltage level at the output or by bringing a fixed voltage at the input to the desired voltage level at the output.

 

In this study, it is aimed to convert a constant DC voltage at the input to a higher or a lower level voltage at the output. Mosfet is used as switching device in the circuit. Instead of an analog circuit, the STM32F103 development board with ARM architecture is used as the control unit of the circuit.

 

Microcontroller’s advantages enable PWM production at higher frequencies and with necessary calculations, PWM production is achieved without any additional circuit design. The actual waveforms obtained from the oscilloscope were found to coincide with the theoretical and simulated waveforms. The output voltage value is also displayed on the OLED display, which is placed on the outside unit.


Key words: DC-DC Buck-Boost converter, Continuous Current Mode (CCM), PWM method, ARM architecture processor, OLED display.