Yüksek dönüşüm oranı uygulamaları için FPGA kontrollü çok fazlı aralıklı buck dönüştürücü
FPGA controlled multiphase interleaved buck converter for high conversion ratio applications
- Tez No: 984185
- Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM SEFA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Güç çeviriciler, Power converters
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında yüksek akım ve düşük gerilim uygulamaları için Field Programmable Gate Array (FPGA) tabanlı-sayısal kontrollü paralel Galyum Nitrid (GaN) yüksek elektron hareketli transistör (HEMT) kullanan bir çok fazlı buck (azaltan) dönüştürücünün tasarımı ve uygulaması yapılmıştır. Merkezi işlem birimi (CPU), grafik işlem birimi (GPU) ve FPGA gibi yüksek performanslı işlem birimleri düşük gerilim seviyelerinde yüksek güç, yüksek akım ve hassas gerilim regülasyonu talep etmektedir. Sistem karmaşıklığını indirgemek ve kaynak akım seviyelerini düşürmek için modern güç mimarileri, ek güç dönüşüm kademelerini azaltmakta ve daha yüksek gerilim dönüşüm oranları gerektirmektedir. Ancak yüksek dönüşüm oranı, dönüştürücü verimini olumsuz etkilemekte ve yüksek akım dalgalanmasına sebep olmaktadır. Bu çalışmada, düşük gerilim seviyelerinde çalışan birçok modern elektronik sistemin zorlayıcı taleplerine karşılık verebilecek şekilde 12 V giriş, 1 V çıkış gerilimine sahip ve 120 A yük akımına kadar çalışabilen bir dönüştürücü tasarlanmıştır. Önerilen çok fazlı buck dönüştürücü, FPGA üzerinde çalıştırılan sayısal denetleyici ile verimli ve esnek bir çözüm sunmak amaçlanmıştır. FPGA tabanlı sayısal denetleyici, her faz için 500 kHz seviyesine kadar yüksek çözünürlüklü PWM sinyalleri üretebilmekte ve aralıklı PWM üretimini yöneterek dinamik yük koşullarında hassas kontrol sağlamaktadır. Ayrıca bu çalışma, FPGA tabanlı sayısal kontrol ile GaN teknolojisinin bir araya getirilmesinin, ileri düzey işlem birimleri için yeni nesil güç dönüştürücülerinin performansını, ölçeklenebilirliğini ve uyarlanabilirliğini artırma potansiyelini ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
This study presents the design and implementation of a digitally controlled multi-phase buck converter utilizing paralleled Gallium Nitride (GaN) High Electron Mobility Transistors(HEMT) and Field Programmable Gate Array (FPGA)-based control architecture for high-current, low-voltage applications. High performance computing components such as central processing unit (CPU), graphics processing unit (GPU) and FPGA devices require high power, high current capability and precise voltage regulation at low voltage levels. In order to reduce system complexity and supply current levels, modern power architectures favor higher voltage conversion ratios by eliminating additional conversion stages. However, high conversion ratio negatively effects converter efficiency and causes high current ripple. In this study, the converter is designed to regulate a 12 V input to a 1 V output, delivering up to 120 A of load current. The converter has been designed to meet demanding requirements of many modern electronic components operating at low voltage levels. The aim is to provide an efficient and flexible solution that utilizes a digital controller operating on a FPGA, along with the proposed multi-phase buck converter. FPGA based digital controller generates high-resolution PWM signals up to 500kHz for each phase and manages interleaving and provides precise control over dynamic load conditions. This work demonstrates the potential of combining FPGA-based digital control with GaN technology to enhance the performance, scalability and adaptability of next-generation power converters for advanced computing systems.
Benzer Tezler
- Adaptive symbol glossary for pattern based cognitive communication system
Örüntü tabanlı bilişsel haberleşme sistemi için uyarlamalı sembol sözlüğü
HUSAM Y. I ALZAQ
Doktora
İngilizce
2019
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assoc. Prof. Dr. BURAK BERK ÜSTÜNDAĞ
- Artificial neural network based electrical machine fault classification on FPGA
FPGA üzerinde yapay sinir ağı tabanlı elektrık makinesiarıza sınıflandırması
MERT YAŞAR AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SIDDIKA BERNA ÖRS YALÇIN
- Havacılık ve uzay uygulamaları için yüksek entropili alaşımların tasarımı, üretimi, karakterizasyonu ve mikro yer çekimli ortamda davranışlarının incelenmesi
Design, production, characterization, and study of behavior in a microgravity environment of high entropy alloys for aerospace and space applications
ÖMÜR CAN ODABAŞ
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
DOÇ. DR. HAVVA KAZDAL ZEYTİN
- Design of a highly efficient and linear driver power amplifier for 5G applications
5G uygulamaları için yüksek verimli ve dogrusal sürücü güç kuvvetlendiricisi tasarımı
YUSUF DENİZ TANDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BERKE YELTEN
- Cfd-based design and experimental assessment of a gerotor pump for aircraft applications
Havacılık uygulamaları için bir gerotor pompanın cfd tabanlı tasarımı ve deneysel değerlendirilmesi
YUNUS HÖÇÜK
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEHER EKEN