Tam-Köprü Anahtarlamalı Güç Kaynağı Tam Köprü Anahtarlamalı Güç Kaynağı primer tarafından anahtarlanan dönüştürücüler grubuna girer ve düşük çıkışlı dönüştürücüden türetilmiştir. Çıkış ile giriş arasında izolasyon mevcuttur. Çok yüksek çıkış güçleri için uygundur. Anahtarlamalı güç kaynağı belirli bir giriş gerilimi aralığında (Vin_min - Vin_max) çalışır. - Şebeke gerilimi Avrupa’daki gerilim olan 230V +/-%10 ve doğrultucu çıkışında bulunan kondansatördeki gerilim dalgalanması %10 kabul edilirse giriş gerilimi aralığı Vin_min = 250V ve Vin_max = 360V olur. - Geniş giriş gerilimi aralığı durumunda şebeke gerilimi minimum 100 V-%10 (Japonya) ve maksimum 240V +%6 (İngiltere) alınır ve güç kaynağı girişindeki DC gerilim Vin_min = 110V ile Vin_max = 360V arasında değişir. - Güç faktörü regülatörü ile birlikte kullanılırsa giriş gerilimi Vin_min = 360V ile Vin_max = 400V arasında değişir. Tasarım Yöntemi Tasarımda Vout ve Iout çıkış değişkenlerinin bilinmesi gerekir. Transistörlerin çalışma frekansı f’in belirlenmesi gerekir. L’nin tavsiye edilen değeri, giriş gerilimi Vin_max olduğunda akımdaki dalgalanma ΔIL = 0.4Iout olacak şekilde hesaplanır. N1/N2 dönüştürme oranı, giriş gerilimi Vin_min olduğunda istenilen çıkış gerilimini sağlayacak şekilde seçilir. Çalışma Prensibi Şekil 1. Prensip devre şeması. Analiz açısından transistörler ideal anahtar ve diyodun gerilim düşümü sıfır kabul edilmiştir. Hesaplarda diyot gerilim düşümü VF = 0.7V alınmıştır. Tam köprü dönüştürücü yüksek frekans transformatörünü AC gerilim ile besler. Hem negatif hem de pozitif alternansta enerji transfer edilir. T1,T4 veya T2,T3 transistör çiftlerinin iletimde ve kesimde olması durumuna göre transformatörün V1 primer gerilimi +Vin, -Vin veya sıfır olabilir. Sekonderde AC gerilim doğrultularak V3 gerilimi elde edilir. V3 gerilimi, sıfır ile Vin.(N2/N1) arasında PWM kontroluna bağlı olarak değişir. Doğrultmadan dolayı V3 geriliminin frekansı 2.f’tir. L endüktansı ve Cout kondansatörü ile oluşturulan alçak geçiren (LP) filtre çıkışta V3 geriliminin ortalama değerini üretir. Sürekli çalışma modunda IL sıfır olmaz ve çıkış gerilimi aşağıdaki şekilde hesaplanır. Teorik olarak bu dönüştürücünün bağıl iletim süresi D %100’e kadar artırılabilir. Pratikte ise bu mümkün değildir. Çünkü aynı koldaki seri bağlı T1 ve T2 transistörlerinin giriş kaynağını kısa devre yapmaması için bir boşluk bırakılması gerekir. Bağıl iletim süresi D’nin teorik olarak %100’e kadar artırıldığı kabul edilirse, dönüştürme oranı ile ilgili aşağıdaki eşitlik elde edilir. V N2 2 out N1 Vin min Uygulamada bu değer 0.95 ile çarpılır. Bulunan N1/N2 değeri, giriş gerilimi minimum iken nüvenin demagnetize olmaması için bir boşluk kalmasını sağlar. Minimum giriş geriliminde D maksimum olur. L bobininin seçiminde düşük çıkışlı dönüştürücü için geçerli olan kriterler kullanılır. Kesintili ve kesintisiz çalışma modu transistörün iletim aralığında bobin akımının sıfıra düşmesine göre belirlenir. Kesintisiz çalışma modunda çıkış gerilimi bağıl iletim süresine ve giriş gerilimine bağlı olup yükten bağımsızdır. Endüktans akımı IL üçgen şeklindedir ve ortalama değeri yük tarafından belirlenir. Akımdaki değişim miktarı ΔIL endüktansın değerine bağlıdır. Sürekli çalışma modunda frekans aşağıdaki eşitliğe göre seçilir. Bobin akımındaki değişim yükten bağımsızdır. Çıkış akımının ortalaması bobin akımının ortalamasına eşittir. ΔIL = 0.4 Iout Şekil.2. Kesintisiz çalışma modunda değişimler. Devredeki akım ve gerilim değişimlerini elde edebilmek için önce devrenin çalışma modu tespit edilir. Vin' Vin ( N1 / N 2 ) 2VF Kesintisiz modda ΔIL< 2Iout olup iletim süresi, çıkış akımındaki akımının maksimum değeri aşağıdaki şekilde hesaplanır. dalgalanma ve çıkış Yük akımı Iout < ΔIL/2 ise akım peryot tamamlanmadan sıfıra düşer ve kesintili çalışma oluşur. Yukarıdaki eşitlikler kesintili çalışmada geçerli değildir. Bobin akımı sıfır olduğunda V3 gerilimi Vout gerilimine eşit olur. Diyodun jonksiyon kapasitesi ile endüktans arasında oluşan kayıplı rezonans giriş tarafında bir süre salınım oluşturur. ΔIL> 2Iout ise kesintisiz çalışma oluşur ve aşağıdaki eşitlikler geçerlidir. Şekil 3. Kesintili çalışma modunda değişimler.