LM2576-ADJ ile Alçaltıcı Çevirici (Buck Converter) Devresi

 

LM2576 ile Buck Converter Tasarımı ve Ripple Azaltma Teknikleri

1. Proje Amacı

Bu projenin temel amacı, LM2576-ADJ entegresi kullanılarak giriş voltajını belirli bir seviyeye düşürebilen kararlı, verimli ve düşük dalgalanmaya (ripple) sahip bir DC-DC buck (step-down) güç kaynağı tasarlamaktır.

Elektronik devrelerde hassas bileşenlerin beslenmesinde sabit gerilim kaynakları büyük önem taşır. LM2576 entegresi, ayarlanabilir çıkış voltajı ve yüksek akım kapasitesi ile bu tür uygulamalar için ideal bir çözümdür. Bu projede yalnızca temel devre tasarımı yapılmakla kalmayıp, aynı zamanda çıkış voltajındaki dalgalanmayı (ripple) minimuma indirmek için kullanılan filtreleme teknikleri de incelenmiş, çeşitli topolojiler ve kondansatör seçimi gibi etkenlerin performansa etkisi değerlendirilmiştir.

Böylece hem pratik devre kurulumu hem de teorik altyapısı bir araya getirilerek uygulamaya yönelik sağlam bir güç kaynağı geliştirilmiştir.

 

2. LM2576-ADJ Özellikleri

- Ayarlanabilir çıkış voltajı: 1.23V – 37V
- Maksimum çıkış akımı: 3A
- Sabit anahtarlama frekansı: 52 kHz
- Tipik verimlilik: %75 – %85
- Dahili NPN geçiş transistörü içerir

LM2576, Texas Instruments tarafından geliştirilen bir Simple Switcher® serisi step-down (buck) tipi DC-DC dönüştürücü entegresidir. Bu entegre, 3A’e kadar sürekli çıkış akımı sağlayabilen ve 52 kHz sabit frekansla çalışan, monolitik yapıdaki bir anahtarlamalı voltaj regülatörüdür. Giriş voltajı aralığı 4V–40V (HV versiyonu için 60V’a kadar) olan LM2576, sabit çıkış voltajı sunan modellerin yanı sıra 1.23V ile 37V arasında ayarlanabilir çıkış sağlayabilen ADJ versiyonuyla da mevcuttur. ±%4 çıkış voltajı toleransı ve ±%10 osilatör frekans hassasiyeti sunar.

Yalnızca dört harici bileşen (endüktör, Schottky diyot, giriş ve çıkış kapasitörleri) ile çalışabilir ve bu sayede hızlı prototipleme ve düşük maliyetli güç kaynağı uygulamaları için uygundur. Çıkış ripple’ı, düşük ESR kapasitörler ve opsiyonel LC filtre ile ciddi ölçüde düşürülebilir. Entegre, gelişmiş koruma özellikleriyle donatılmıştır: termal kapanma, akım sınırlama (cycle-by-cycle), düşük güç bekleme modu (50 μA standby akımı), ve harici ON/OFF kontrol piniyle uzaktan aktif/pasif yapılabilir.

Entegre iç yapısında; 1.23V referans voltaj kaynağı, sabit frekanslı osilatör, hata amplifikatörü, akım sınırlayıcı ve termal koruma birimi bulunur. TO-220 ve TO-263 (DDPAK) gibi endüstride yaygın kullanılan paketlerde sunulur. TO-220 paketi 32.4°C/W junction-to-ambient termal dirence sahiptir ve yeterli bakır alanlı soğutma gerektirir. Saturation voltajı 3A çıkışta tipik 1.4V’tur.

Uygulama alanları oldukça geniştir: motor sürücüleri, test ve ölçüm cihazları, endüstriyel kontrol devreleri, mikrodenetleyici tabanlı sistemler, batarya şarj devreleri ve gömülü sistemlerde verimli güç dönüşümünde kullanılır. Datasheet’te önerilen uygulama şemalarında, düşük ripple için 150 µH bobin, 680 µF çıkış kapasitörü, 1N5822 Schottky diyot ve ON/OFF ile gecikmeli başlatma/undervoltage lockout gibi gelişmiş kullanım örnekleri verilmiştir.

 

3. Çıkış Gerilimi Hesabı

Çıkış gerilimi şu formül ile hesaplanır:
Vout = 1.23 * (1 + R2 / R1)

R1 -> 1k ohm

R2  -> Potansiyometre

Örnek: R1 = 1kΩ, R2 = 3.2kΩ → Vout ≈ 6.1V

 

4. Kullanılan Temel Malzemeler

- LM2576T-ADJ Entegresi (TO-220)
- Schottky diyot (1N5822)
- Giriş ve çıkış için elektrolitik ve seramik kondansatörler
- Endüktans (100µH – 330µH, 3A destekli)

-LED
- R1=1k ohm ve R2=POT  ve 4.7k ohm LED akım sınırlayıcısı dirençleri
- Soğutucu blok

 

 

Devre Elemanı	Görevi / Açıklama
Vin	Giriş DC voltaj kaynağı. (örneğin 12V veya 24V)
C1	Giriş filtrelemesi için elektrolitik kondansatör. Vin ripple bastırma
C2	Paralel bağlı düşük ESR seramik kondansatör. Yüksek frekans süzme
LM2576	Buck dönüştürücü entegresi. Vin'i düşürüp sabit Vout üretir.
D1	Schottky diyot. L1'deki enerji boşalırken akımın dolaşmasını sağlar.
L1	Ana enerji indüktörü. Anahtarlama sırasında enerji depolar.
C3	Çıkış filtresi için büyük kondansatör. Ripple azaltma
POT+1K	Ayarlanabilir voltaj için potansiyometre. Feedback gerilimi ayarlanır.
L2	İkinci LC filtresi. Ek ripple bastırma (common+diff. mode filtre)
D2+R1	Ripple indikatörü. LED yanar; çıkış ripple varsa gözlemlenir.
C4	Çıkış LC filtresi sonrası kondansatör. Ek voltaj kararlılığı sağlar.
C5	Yüksek frekans gürültüsünü süzen küçük seramik kondansatör.
LED+4.7 k ohm	Yük göstergesi. LED akımı sınırlayıcı 4.7k dirençle seri bağlanır.
Vout	Regüle edilmiş çıkış voltajı. Örneğin 5V veya 9V

 

5. Kaynağın Bozulmasını Engelleme Yöntemleri (Uğur Hocadan Not)

 

***Bu devrede anahtar açıldığında akü akımı sıfıra düşmez . Sürekli bir giriş akımı elde etmek için dönüştürücünün girişine ikinci bir der. L1 – C1 alçak geçiren filtre eklenebilir .

6. DC-DC Konvertörlerde Ripple Azaltma

Çıkış ripple’ını azaltmak için çeşitli yöntemler kullanılır:

- **Common-mode filtreler:** DC-DC konvertörün ürettiği ortak mod gürültüyü azaltır. Bu filtreler EMI problemlerini önler ve yüksek frekanslı gürültüleri bastırır. Ancak LC rezonansına dikkat edilmelidir.

- **İleri (Forward) topoloji:** Bu devre yapısında çıkış indüktansındaki akım üçgen formundadır. Çıkış kondansatöründe ripple oluşur. Bu topoloji çoğunlukla düşük ripple sağlar.

- **Flyback topolojisi:** Bu yapı, yükteki değişimlere karşı daha hassastır ve genelde daha yüksek çıkış ripple'ı üretir.

- **Düşük ESR'li kondansatörler:** ESR’si düşük olan kondansatörler ile daha iyi filtreleme yapılır. Tipik önerilen değerler 1µF – 10µF arasındadır. Ultra düşük ripple için 100µF’a kadar çıkılabilir.

- **Ek LC filtreleri:** Çıkışa ilave LC filtresi eklenerek ripple daha da düşürülebilir. Ancak bu filtrenin rezonans frekansı çok düşük olmamalı, aksi takdirde DC-DC dönüştürücünün iç kontrol döngüsüne zarar verebilir.

Tavsiye edilen rezonans frekansı yaklaşık 50 kHz’dir ve bobin değerleri birkaç mikrohenri civarında tutulmalıdır.

f=50k Hz’den küçük eşit olmalıysa LC =

 

L ve C değerleri büyüdükçe daha iyi filtreleme sağlanır ,Frekans düşer .

- **Tipik çıkış dalga şekli:** Ripple sinüzoidal bir dalga ve üzerine binen yüksek frekanslı spike’lardan oluşur.

7. Devre Şeması

  *** Buck Converter Devre Şeması

8. Sonuç ve Test Gözlemleri

 

Devre doğru şekilde tasarlandığında LM2576 çıkışında stabil ve düşük ripple’lı bir voltaj sağlanır. Ripple azaltmak için common-mode filtre, düşük ESR kondansatör ve LC filtre birlikte kullanıldığında en iyi sonuç elde edilir. Yüksek akım uygulamalarında ısı oluşumu gözlenebilir, bu nedenle entegrenin soğutulması kritiktir.

 

Hayatın Monotonlaşma Sorunu

 Hayatımın pek çok döneminde giderek monotonlaşan bir sürecin içinde kendimi buluverdiğim çok zaman oldu . Üniversite son sınıfta bir elektrik elektronik mühendisliği öğrencisi olarak bu soruna bulduğum bazı çözümler ve yaptıklarımdan bahsetmek istiyorum. 

1) Yeni bir kursa kaydolmak ,yeni şeyler öğrenmek

Hayatta asla monotonluktan zevk alabilen biri değilim . Aynılaşmaya başlayan durumlar içinde olduğumda yeni bir kursa yazılmayı yeni bir kitaba başlamayı severim . 

Kyk Yurdunda kaldığım sürede birçok kursa katıldım. 

Bu kurslardan biri de gitar kursuydu . Aldığım kursla ilgili düşüncelerimi paylaşmak istiyorum . Aslında daha önce de GSB'nin gençlik merkezlerinde Eskişehir'de klasik gitar kursu almıştım o  yüzden karşılaştırma fırsatım da oldu. Kyk Yurdunda aldığım gitar eğitimi teoriden uzak yalnızca birkaç akor ile popüler parçaları öğretmeye çalışan bir kurs programıydı ve içinde nota bilgisi yok denecek kadar azdı . Arpej zaten yoktu . Buna karşın GSB'de Yusuf Selim diye bir gitar hocam vardı ve bana gerçekten güzel bir şekilde öğretmişti. Hoş , ben o notları sakladım ve sonra da çalıştım ama yine de kurstan sonra eğitime devam etmeliydim . Kyk yurdunda ikinci kere klasik gitar kursuna yazılmamın sebebi buydu ancak beklediğim kadar tatmin edici olmadı . Yalnızca ortamdaki insanlar için gidip geldim . Ancak yine de devletim böyle imkanları bedavaya sağladığı için müteşekkirim . Aslında gitarda daha üst seviyelere gelebilmem için muhtemelen ücretli ve üst düzey bir kurs almam veya kendi iradem ve çabamla düzenli uğraşarak bir yere getirmem lazımdı ancak benim üniversite sınavı ve sonrasında üniversite derslerinden dolayı istediğim seviyeyi aşamadım . Elektro gitar istiyordum ama onu alacak durumum da olmadı. 

Kyk yurdunda aldığım bir diğer kurs ise ney kursuydu . Ney kursunda da notaları okumayı ve neyi üflemeyi nasıl tutulacağını ve pek çok bilgiyi öğrendik . 4 adet ilahiyi üflemeyi öğrendik . Sonraki dönem kurs devam etti ama ben derslerden dolayı kaydolmadım. Aslında çok istediğim bir şeydi ama derslerdeki başarısızlıklarım hayatımın diğer güzel fırsatlarını kaçırmama sebep oldu zaman zaman . Genel olarak kurstan memnundum ve devam etmeyi isterdim . Gerçekten bir şeyler öğrendiğimi hissettiğim ve tatmin olduğum bir kurstu. 

Aldığım diğer bir kurs diksiyon ve hitabet kursuydu, bu kursta da konuyla ilgili birçok şey öğrendim .

Onun haricinde işaret dili kursuna da katılmıştım ve bu kurs da gerçekten öğretici bir kurstu ancak ben çok iyi bir öğrenci olamadım . Derslerden dolayı yine aksamalar olsa da pek çok şey öğrendim . Yalnız daha sonra devamını getirmek için işitme engelli bir arkadaş edinmem lazımdı ama bir arkadaş bulamadım.

Bir ara da almanca kursuna başlamıştım ama çok geçmeden deprem olaylarından dolayı kurs kapanmak zorunda kaldı ve devam edemedik.

İngilizce kursuna ise zaten Teol Dil Okullarında C1 seviye bir kurs bitirmiştim bundan dolayı Kyk'da tekrar bir kursa yazılma ihtiyacım yoktu. 

Hep ahşap oymayı , kilden çömlek yapmayı , ebru sanatını merak etmişimdir. Bir gün fırsat olursa öğrenmek istediğim çok şey var. Ayrıca deriden kendi defterlerimi ajandalarımı imal etmeyi de çok isterdim bence çok keyifli bir iş olabilir. Süslemelerini ve içindekiler kısmını kendim düzenleyebilirim. 

Tabii bahsettiğim kurslar hep yüz yüze olan kurslardı . İnternetten çevrimiçi olarak katıldığım onlarca kurslar da oldu. Çevrimiçi kurslarda en sevdiğim şey dersleri sürekli tekrar edebileceğim malzemeler de veriliyor ve ömür boyu erişim oluyor genelde . Udemy'den sıklıkla kurs almışımdır . BTK akademi , coursera gibi siteleri de kullandım . Bazı kurslardan oldukça memnun kaldım . İlginçtir ki elektrik elektronik uçsuz bucaksız bir derya gibi ve hiçbir kurs bu ilimi öğrenmeyi kapsayamıyor . 4 yıldır aldığım eğitimde bile ne kadar öğrenebildim tam anlamıyla bilmiyorum . Aslında her ne kadar sürekli öğrenmek hoşuma gidiyor olsa da , hiçbir zaman bitiremeyeceğim dipsiz bir kuyu olması biraz da hüzün veriyor . 

Bu yazımda aldığım bazı kurslardan bahsetmiş oldum . Monotonluktan kurtulmanın ilk adımını" Yeni bir kursa kaydolmak ,yeni şeyler öğrenmek " isimli başlığımız altında inceledik . selam ve dua ile...

 

İşaret (Sinyal)

Sinyal (işaret), bir fiziksel büyüklüğün zaman içinde değişen bir fonksiyonudur ve genellikle bilgi taşımak amacıyla kullanılır. Elektriksel sinyaller, akım veya voltajın zamanla değişimini ifade ederken, diğer sinyal türleri ses dalgaları, ışık, radyo dalgaları veya dijital veri olabilir. Sinyaller analog veya dijital olabilir. Analog Sinyal sürekli bir sinyaldir, zamanın her anında bir değere sahiptir. Örneğin, ses dalgaları ve radyo frekansları analog sinyallerdir. Dijital sinyal ise analog sinyalden örnekler alınarak oluşturulan ayrık sinyallerdir. 

Elektrik Elektronik İle Tanışmam

Bundan 4 yıl önce 2020 yılında Elektrik Elektronik Mühendisliği bölümüne yeni kayıt yaptırmış iken çektirdiğim bir fotoğrafı paylaşmak istedim . 

         Bu bölümü seçme sebebim lisede en sevdiğim derslerin fizik ve matematik dersleri olması , fizik özelinde de elektrik ve manyetizmanın benim ilgimi çok cezbetmiş olmasıydı . Bölüme başladığım ilk sene gerçekten büyük bir heyecan dolu bir şekilde birkaç farklı projede yer alırken bir yandan ingilizce ve almanca çalışmaktaydım . Birinci sınıftaki derslerin üniversite hazırlık dersleri ile aynı olması biraz şevkimi kırmadı değil , çünkü oldukça yoğun iki yıllık bir üniversite hazırlık dönemim olmuştu . Ben de kendimi proje ve yabancı dillere verdim , onlarda kendimi geliştirdim. İlk defa yazılım ile birinci sınıfta tanıştım . Öğrendiğim dil C# idi ve programlama dersinden AA ile geçmiştim . 

          Birinci sınıfın yaz aylarında 2022 teknofest yarışmalarında tarımsal insansız kara aracı ulamında yarışmak için takımım ile hazırlandık. Bu yarışmaya hazırlanmak bize takım çalışması yapmayı , lehimleme , rapor yazma , AutoCAD ile pratik yapma elektrik devre şeması çizme gibi bazı imkanlar vermiş oldu. Bir başka proje olan drone projesi kritik tasarım raporundan geçemezken mini sumo robot projesine ise sponsorluk eksiklerinden dolayı devam edemedik ancak en azından bir projede görev almış olduk . 

PID Denetleyici Nedir ?

Oransal-integral-türevsel denetleyici kontrol döngüsü yöntemi, endüstriyel kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılan bir geri besleme denetleyicisi yöntemidir. Bir PID denetleyici ölçülü bir süreç içinde değişen ve istenilen ayar noktası ile arasındaki farkı olarak bir “hata” değerini hesaplar. Kontrol giriş ayarı yapılarak bu hata en aza indirilmesi sağlanır.

PID Denetleyici hakkında ayrıntılı bilgi için pdf belgesini indirin.

PID Denetleyiciler pdf

Doğrultucu

Doğrultucu ( Rectifier) : Alternatif gerilimleri doğru gerilime dönüştüren devrelerdir. Tam dalga, yarım dalga, kontrollü veya kontrolsüz doğrultucular bulunmaktadır.

İngilizce Öğrenmek İçin Yapılacaklar

 İngilizce öğrenmek her meslekten kişinin yabancı dil olarak kendine katması gereken önemli bir yetenektir. İngilizce öğrenmek yapılabileceklerden bazıları aşağıdaki şekildedir :

1. Kitap okumak ; kitap okuyarak yeni cümle yapılarını öğrenip kitabın sayfa kenarlarına notlar alabilirsiniz . İlginizi çeken konularda basılı ingilizce kitaplar satın alabilir veya e-kitaplar okuyabilirsiniz. Ücretsiz e-kitap indirebileceğiniz sitelerden biri english e-reader.
2. Makale okumak : Genel ağda birçok makale yazarı vardır ayrıca BBC gibi sitelerin ingilizce öğrenenler hazırladığı seviyenize uygun makaleleri okuyabilirsiniz. Seviyenizin çok üstünde makaleler okumak sizi sıkabilir bu yüzden başta kendinize uygun yazıları okuyabilirsiniz.Mesleğiniz hakkında makaleler okuyarak bir taşta iki kuş vurabilirsiniz.
3. Sohbet etmek : İngilizce öğrenmek isteyen veya ingilizce bilen arkadaşlarınızla konuşabilirsiniz. Cambly gibi uygulamar ile de destekleyebilirsiniz.
4. Kursa gitmek : Bir kurs satın alabilirsiniz etkileşimli ve çevrimiçi olarak ingilizce öğrenebilirsiniz.
5. Kelime defteri tutmak : Öğrendiğiniz yeni kelimeleri deftere yazıp öğrendiğiniz sözcüklerle ilgili cümleler kurmaya çalışabilirsiniz.
6. Medya ile ingilizce öğrenmek : Televizyon kanallarından veya sosyal basın-yayın ortamından faydalanabilirsiniz . 
7. Yeni bir şeyler öğrenmek : Biraz üst seviyeye geldiğinizde yeni bir yetenek kazanmak veya bir şeyler öğrenmek için dili kullanmaya başlayabilirsiniz.
   

Kapasitans

 Kapasitans ( Capacitance) : Birimi Farad (F) olan sığacın elektrik enerjisini depo edebilme özelliğine kapasitans denir. 

Endüktans

Endüktans ( Inductance) : Bobinin birimi Henry olan elektriksel değeridir.

Lehim Pastası

Lehim Pastası ( Soldering Flux Paste) : Lehimlenecek yüzeylerin yağdan ve zararlı kir ve oksitlerden
temizlenmesini sağlayan malzemedir.

Kısa Devre

 Kısa Devre (Short Circuit) : Elektrik akımının akımı kullanacak cihaz veya devre üzerinden geçmeden yolunu tamamlaması durumudur.

Kapalı Devre

Kapalı Devre ( Closed Circuit) : Devre anahtarının devreden akım geçecek konumda olması durumudur.

Açık Devre

 Açık Devre(Open Circuit): Devre anahtarının devreden akım geçmeyecek konumda olması durumudur.