Çok Güçlü PWM Regülatörü – UC3843 Kontrollü Yüksek Akım Buck Devresi
Bu devre,
UC3843 akım modlu PWM kontrol entegresi kullanılarak tasarlanmış, yüksek akım sağlayabilen endüstriyel tip bir
Buck (Step-Down) PWM Voltaj / Akım Regülatörüdür.
Giriş gerilimini daha düşük bir seviyeye düşürmek ve yüksek akım gerektiren yükleri beslemek amacıyla kullanılabilir. PWM kontrolü sayesinde çıkış gerilimi ve akımı yük durumuna göre kontrol edilir.
Çalışma Prensibi
1. PWM Kontrol ve MOSFET Sürme
Devrenin kontrol merkezinde
UC3843 PWM kontrol entegresi bulunur.
UC3843'ün
6 numaralı çıkışından alınan PWM sinyali,
T1/T2 totem-pole sürücü katına uygulanır. Sürücü katı PWM sinyalini güçlendirerek paralel bağlı iki adet
IRFP260 N-kanal MOSFET'in gate uçlarını sürer.
MOSFET'lerin hızlı şekilde açılıp kapanmasıyla giriş enerjisi PWM yöntemiyle çıkış katına aktarılır.
2. Akım Algılama ve Akım Sınırlama
MOSFET'lerin source uçlarında bulunan
R5–R10 arasındaki altı adet 0,1 Ω direnç paralel olarak kullanılmıştır.
Bu dirençlerin eşdeğer değeri yaklaşık:
0,1 Ω / 6 ≈ 0,0166 Ω olur.
Bu düşük değerli dirençler üzerinden geçen akımın oluşturduğu gerilim UC3843'ün
3 numaralı ISENSE girişine aktarılır.
Böylece kontrol entegresi çıkış akımını izleyebilir ve aşırı akım durumunda PWM darbe genişliğini azaltarak MOSFET'leri koruyabilir.
3. Aşırı Gerilim Koruması
Çıkış geriliminin belirlenen seviyenin üzerine çıkması durumunda
30 V Zener diyot (VD2) ile oluşturulan koruma katı devreye girer.
Zenerin iletime geçmesiyle
K1010 optokuplörü tetiklenir ve geri besleme sinyali UC3843'ün
FB (Pin 2) ve COMP (Pin 1) kontrol katına aktarılır.
Bu işlem PWM duty-cycle değerinin düşürülmesini sağlayarak çıkış geriliminin kontrol altında tutulmasına yardımcı olur.
4. Serbest Dolaşım Diyodu ve Çıkış Filtresi
MOSFET'ler kapandığında bobin içerisindeki akımın devam etmesi gerekir. Bu nedenle çıkış katında yüksek akımlı
150EBU hızlı diyot (D2) kullanılmıştır.
L1 – 40 µH güç bobini, diyot ve çıkış kapasitörleriyle birlikte LC filtre oluşturur.
Bu yapı:
- Çıkış akımının sürekliliğini sağlar.
- PWM anahtarlamasından kaynaklanan dalgalanmayı azaltır.
- Daha düzgün bir DC çıkış elde edilmesine yardımcı olur.
Malzeme Listesi
| Ref. | Bileşen | Değer / Tip | Adet | Görevi |
|---|
| DA1 | PWM kontrol entegresi | UC3843 | 1 | Akım modlu PWM kontrolü |
| VT1, VT2 | Güç MOSFET | IRFP260 | 2 | Anahtarlama elemanı |
| D2 | Hızlı güç diyodu | 150EBU02/04 | 1 | Serbest dolaşım diyodu |
| T3 (HL1) | Optokuplör | K1010 / PC817 | 1 | Gerilim geri besleme |
| T1, T2 | Transistör | NPN / PNP | 2 | Totem-pole gate sürücü |
| L1 | Güç bobini | 40 µH | 1 | Çıkış filtre bobini |
| VD2 | Zener diyot | 30 V | 1 | Aşırı gerilim koruması |
| R5–R10 | Taş direnç | 0,1 Ω | 6 | Akım algılama |
| R19, R20 | Gate direnci | 4,7 Ω | 2 | MOSFET gate kontrolü |
| R21 | Potansiyometre | 1 kΩ | 1 | PWM / çıkış ayarı |
| C14 | Elektrolitik kondansatör | 4700 µF | 1 | Giriş filtreleme |
| C5, C6 | Elektrolitik kondansatör | 47 µF / 470 µF | 2 | Besleme filtreleme |
Önemli
Bu devre
yüksek akım ve yüksek güç uygulamaları için tasarlandığından PCB bakır yolları, MOSFET soğutması, diyot soğutması, güç bobini ve akım taşıyan bağlantılar uygun şekilde boyutlandırılmalıdır.
Paralel MOSFET ve akım sensör dirençlerinin bağlantılarında mümkün olduğunca
simetrik ve düşük dirençli PCB yerleşimi yapılmalıdır.
Devrenin gerçek maksimum çıkış akımı; giriş gerilimi, MOSFET çalışma koşulları, bobin, diyot, soğutma ve PWM frekansı gibi birçok parametreye bağlıdır. Bu nedenle yalnızca kullanılan MOSFET veya diyotun akım değerine bakılarak maksimum çıkış akımı belirlenmemelidir.
