Elsia Tüm Dersler

Güç Elektroniği

Yarım/Tam Köprü DC-DC

Buck tek yönlüdür: akım yüke doğru akar, çıkış hep pozitiftir. Bir DC motoru hem hızlandırıp hem frenlemek, hem ileri hem geri sürmek isterseniz dört bölgeli (four-quadrant) çalışma gerekir: ±gerilim × ±akım. Çözüm köprü topolojileridir. Yarım köprüde kaynak ±Vdc/2'ye bölünür (iki seri kondansatör/kaynak), tek bacaktaki iki anahtar orta noktaya göre çıkış üretir: Vo = (Vdc/2)·(2D−1). D=%50'de çıkış 0; üstünde pozitif, altında negatif — yön değiştirmek için sadece duty'yi kaydırırsınız.

Tam köprüde ikinci bir bacak eklenir ve yük iki bacak arasına bağlanır: Vo = Vdc·(2D−1) — aynı kaynaktan iki kat gerilim salıncağı. PWM'i iki türlü üretebilirsiniz: bipolar (köşegen çiftler birlikte anahtarlanır; çıkış +Vdc/−Vdc arasında sıçrar) ve unipolar (bacaklar ayrı ayrı; çıkış +Vdc/0/−Vdc üç seviyeli). Unipolar'da dalgalılık frekansı iki katına çıkar ve dv/dt yarıya iner — EMI ve filtre boyutu kazancı büyüktür.

Köprü bacaklarında iki pratik tehlike vardır: iki anahtarın aynı anda iletmesi (shoot-through — kaynağın kısa devresi) ve endüktif yükün akımını kesememek. İlki ölü zaman (dead-time) ile çözülür: biri kapanmadan diğeri asla açılmaz. İkincisi MOSFET'lerin gövde diyotları ile: anahtarlar kesilince motor akımı diyotlar üzerinden kaynağa geri akar (rejeneratif frenleme de tam budur). Hazır devremizde D=%75 → orta noktaya göre +6 V, D=%25 → −6 V üretilir.

Formüller

Yarım köprü: Vo = (Vdc/2)·(2D−1)
Tam köprü: Vo = Vdc·(2D−1)
D = Vo/Vdc + 0.5 (tam köprü)
L ≥ (Vdc/2 − Vo)·D / (ΔIL·fs)

⚡ Bu dersi simülatörde aç — ücretsiz

Kendini Sına

Yarım köprü DC-DC'de D=%50 iken çıkış (orta noktaya göre) kaçtır?
Cevap: 0 — Vo = (Vdc/2)(2·0.5−1) = 0 — D %50'nin üstünde pozitif, altında negatif olur.
Unipolar PWM'in bipolar'a göre avantajı nedir?
Cevap: Çıkış dalgalılık frekansının 2 katına çıkıp üç seviyeli (+Vdc/0/−Vdc) dalga üretmesi — küçük filtre, az EMI — Unipolar anahtarlamada bacaklar bağımsız sürülür: çıkışta ara 0 seviyesi oluşur, efektif frekans ikiye katlanır, dv/dt düşer.