Akım modlu DC/DC buck dönüştürücü devresine yönelik yeni bir empedans çarpıcı tabanlı tip-II kompanzasyon devresi tasarımı
A novel impedance multiplier-based type-II compensation circuit design for a current-mode DC/DC buck converter
- Tez No: 938400
- Danışmanlar: PROF. DR. FIRAT KAÇAR, DR. ÖĞR. ÜYESİ METİN ÖZTÜRK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 134
Özet
DC/DC dönüştürücüler, sabit bir doğru akım gerilimini farklı bir seviyeye dönüştürmek için kullanılan temel güç elektroniği devreleridir. Özellikle buck dönüştürücüler, düşük çıkış gerilimlerine ihtiyaç duyan birçok elektronik sistemde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu dönüştürücüler, yüksek verimlilik, düşük gürültü ve hassas çıkış gerilimi sağlama avantajları sunmaktadır. Ancak, buck dönüştürücülerde kullanılan kompanzasyon devreleri, çip üzerinde yüksek değerli pasif bileşenlerin entegrasyonu nedeniyle büyük çip alanı ve yüksek maliyet gibi tasarım zorluklarıyla karşı karşıyadır. Bu tezde, buck dönüştürücülerde kullanılan kompanzasyon devrelerindeki yüksek değerli kapasitörlerin yerine kullanılmak üzere yeni bir kapasitans çarpıcı devresi önerilmiştir. Önerilen devre, empedans çarpıcı modeli temelinde geliştirilmiş olup, yalnızca kapasitans çarpıcı değil, aynı zamanda direnç ve endüktans çarpıcı olarak da çalışabilen genişletilmiş bir yapı sunmaktadır. Devre, elektronik olarak kontrol edilebilir bir yapıya sahip olup, iki ucu serbest bir tasarımla esneklik sağlamaktadır. Önerilen devre, 0.18µm TSMC CMOS teknolojisi kullanılarak tasarlanmış ve LTspice yazılımında zaman alanı ve frekans alanı simülasyonları ile doğrulanmıştır. Deneysel doğrulama amacıyla OPA861 OTA entegresi kullanılarak devrenin prototipi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, ELECTRIC VLSI yazılımı kullanılarak çip üzerindeki yerleşim tasarımı yapılmıştır. Tez kapsamında önerilen kapasitans çarpıcı devresinin performansı, literatürdeki diğer kapasitans çarpıcı devreleri ile karşılaştırılmış ve düşük çip alanı kullanımı ile benzer elektriksel performans sunduğu gösterilmiştir. Monte Carlo ve PVT analizleri, devrenin proses, besleme gerilimi ve sıcaklık değişimlerine karşı yüksek kararlılık sağladığını ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
DC/DC converters are fundamental power electronics circuits used to transform a constant direct current (DC) voltage to a different level. In particular, buck converters are widely employed in various electronic systems that require low output voltages. These converters offer advantages such as high efficiency, low noise, and precise output voltage regulation. However, the compensation circuits used in buck converters face design challenges, including large chip area and high cost, due to the integration of high-value passive components on-chip. In this thesis, a novel capacitance multiplier circuit is proposed as a replacement for high-value capacitors in the compensation circuits of buck converters. The proposed circuit is developed based on the impedance multiplier model, providing an extended structure that can function not only as a capacitance multiplier but also as a resistance and inductance multiplier. The circuit features an electronically controllable design and offers flexibility through a floating configuration. The proposed circuit has been designed using 0.18µm TSMC CMOS technology and validated through time-domain and frequency-domain simulations in LTspice. For experimental verification, a prototype of the circuit was implemented using the OPA861 OTA integrated circuit. Additionally, the layout design of the circuit was completed using the ELECTRIC VLSI software. The performance of the proposed capacitance multiplier circuit was compared with existing capacitance multiplier circuits in the literature, demonstrating that it achieves similar electrical performance while occupying a smaller chip area. Monte Carlo and PVT analyses have shown that the circuit exhibits high stability against variations in process parameters, supply voltage, and temperature.
Benzer Tezler
- Ac-coupled supply modulator desıgn ın 130 nm PD-SOI technology
130 nm PD-SOI teknolojisinde ac-kuplajlı kaynak modülatorü tasarımı
FURKAN BARİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TEKİN
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERTAN ZENCİR
- GF 22nm FDSOI power management unit with integrated SRAM design
Entegre SRAM tasarımlı GF 22nm FDSOI güç yönetim birimi
MAHMUT ÇOBAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET TEKİN
- Fpga denetimli düşürücü da-da dönüştürücünün tasarımı ve gerçekleştirilmesi
Design and implementation of fpga controlled dc-dc buck converter
AZİZ MAMUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERVET TUNCER
- A monolithic controller design for a dual-mode DC-DC buck converter
Çift modlu DC-DC buck dönüştürücü için tek yonga kontrolör tasarımı
OMAR BOUTALEB
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TANGEL
- Design of an educational purpose multifunctional DC/DC converter board
Eğitim amaçlı, çok işlevli DC/DC dönüştürücü devresinin tasarımı
FUAT ONUR BAĞLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET M. HAVA