Otomotiv uygulamaları için 45 W çift çıkışlı tip-C buck dönüştürücü tasarımı ve şarj uygulaması
45W dual output type-C buck converter design and charging application for automotive applications
- Tez No: 989912
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA NİL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: AEC, Otomotiv Elektroniği Konseyi, DC-DC Kıyıcılar, Dört Switch Buck-Boost Topolojisi, ECU, AEC, Automotive Electronics Council, DC-DC Choppers, Four Switch Buck-Boost Topology, ECU
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Manisa Celal Bayar Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, otomotiv uygulamaları için 45 W gücünde USB Tip-C Güç Kaynağı dönüştürücünün tasarım, benzetim, prototip ve test aşamalarını kapsamaktadır. Sistem, 9-16 V giriş aralığından 5 V, 9 V ve 12 V Güç Kaynağı profillerini sağlayabilen, MPQ4230 dönüştürücü ve MPQ5031 Güç Kaynağı denetleyiciye dayalı buck-boost topolojisi ile gerçekleştirilmiştir. Tasarım sürecinde ayrıntılı devre analizleri, baskılı devre kartı (PCB) yerleşim çalışmaları ve AEC-Q100 gibi otomotiv standartlarına uyumluluk dikkate alınmıştır. Çalışmada, otomotiv elektriksel geçişlerini karşılayacak giriş filtreleme yapıları, güç dönüştürme katmanının optimizasyonu ve USB GÜÇ KAYNAĞI protokolünün uygulanmasına yönelik süreçler ayrıntılı şekilde ele alınmıştır. Benzetim sonuçları ve laboratuvar test bulguları, tüm GÜÇ KAYNAĞI profilleri için çıkış geriliminin ±%1 doğrulukta regülasyon sağladığını, verimin %93'ün üzerinde olduğunu (9 V / 3 A çıkışında %94,5'e ulaştığını) ve yük geçiş tepkisinin 500 μs'nin altında gerçekleştiğini göstermektedir. Termal performans testleri ise tam yük koşullarında MOSFET sıcaklığının 30°C, endüktör sıcaklığının ise 32°C'nin altında kaldığını ortaya koymuştur. Bu tasarımın özgün yönü, otomotiv sınıfı bileşenlere odaklanması ve katı EMI/EMC gereksinimlerine uyum sağlamasıdır. Ayrıca, araç ortamında yüksek güçlü USB-C şarj yeteneklerinin entegrasyonu sırasında karşılaşılan motor çalıştırma anındaki gerilim düşmeleri ve alternatör kaynaklı gürültü gibi sorunlar da ele alınmıştır. Dinamik yük paylaşımı ve çoklu USB-C port desteği, sistemin araç içi bilgi-eğlence sistemleri ve mobil cihaz şarj uygulamaları açısından esnekliğini göstermektedir. PCB yerleşiminde termal yönetim ve EMI azaltımına yönelik tekniklerin ayrıntılı analizi ise yüksek güç yoğunluklu tasarımlar üzerinde çalışan mühendisler için değerli bir katkı sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This study covers the design, simulation, prototyping, and testing stages of a 45 W USB Type-C Power Delivery (PD) converter for automotive applications. The system is implemented with a buck-boost topology based on the MPQ4230 converter and the MPQ5031 PD controller, capable of providing 5V, 9V, and 12V PD profiles from an input range of 9–16 V. The design process takes into account detailed circuit analyses, printed circuit board (PCB) layout studies, and compliance with automotive standards such as AEC-Q100. The study thoroughly addresses input filtering structures to withstand automotive electrical transients, optimization of the power conversion stage, and the implementation of the USB PD protocol. Simulation results and laboratory test findings demonstrate that the output voltage regulation remains within ±1% accuracy for all PD profiles, efficiency exceeds 93% (reaching 94.5% at 9 V / 3 A output), and load transient response occurs in under 500 μs. Thermal performance tests show that, under full load conditions, MOSFET temperature remains below 30°C and inductor temperature below 32°C. The originality of this design lies in its focus on automotive-grade components and compliance with stringent EMI/EMC requirements. Furthermore, challenges encountered during the integration of high-power USB-C charging capabilities in vehicles—such as voltage dips at engine start and noise induced by the alternator—are also addressed. Dynamic load sharing and support for multiple USB-C ports demonstrate the system's flexibility for in-vehicle infotainment systems and mobile device charging applications. Finally, the detailed analysis of thermal management and EMI reduction techniques in PCB layout provides a valuable contribution for engineers working on high power-density designs.
Benzer Tezler
- Levhaların bükülmesinde geri yaylanma davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile incelenmesi
Investigation of springback behaviour of sheet steels with finite element simulations in bending type of forming conditions
HAKAN ŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
- Development of millimeter wave system components for 5G/6G wireless networks
5G/6G kablosuz ağlar için milimetrik dalga sistem bileşenlerinin geliştirilmesi
MEHMET FARUK CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Ekonomi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DIAA GADELMAVLA
- Çok katmanlı fonksiyonel Nİ-W esaslı kompozit kaplamaların mikroyapısal ve tribolojik özelliklerinin geliştirilmesi
Improvement of microstructural and tribological properties of multi-layer functional Nİ-W based composite coatings
ERHAN DURU
Doktora
Türkçe
2025
Metalurji MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERDAR ASLAN
- Bor karbür-tungsten esaslı kompozitlerin spark plazma sinterleme (SPS) yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of Boron carbide-tungsten based composites by spark plasma sintering (SPS)
SALİH ÇAĞRI ÖZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ÇINAR ŞAHİN
PROF. DR. SERVET TURAN
- Investigation of the effect of electrospinning parameters on polyurethane nanofiber diameter and fiber morphology
Elektro lif çekim parametrelerinin poliüretan nanolif çapı ve lif morfolojisi üzerine etkisinin incelenmesi
SASSAN JAHANGIRI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE KARAKAŞ