Rezonans evirgeçlerinin maksimum verimle ve güvenli çalýþmasý için yük rezonans frekansýnda sürülmeleri gerekir. Seri evirgeçte rezonans frekansý yük akýmýnýn maksimum genlikte salýným yaptýðý frekanstýr. Bu frekansta yük indüktans ve kapasitans reaktanslarý birbirini yok eder ve sadece rezistif bir yük gibi davranýr. Bu özellikle yüksek güçlerde çalýþýrken tranzistörlerin güvenli anahtarlama yapmasý açýsýndan da önemlidir. Çünkü devre rezonans frekansýnda sürüldüðünde akým ve gerilim sýfýr geçiþleri ayný anda olur ve bu anlarda güç yarýiletkeninin karþý karþýya kaldýðý elektriksel stres az olur.
Bu çalýþmada rezonans evirgeçleri, frekans kontrolü amaçlý faz kilitlemeli döngüler (PLL) ve özellikle faz dedektörleri incelenmektedir. Rezonans evirgeçlerinin PLL kullanýlarak yük rezonans frekansýnda sürülmesi incelenmekte, frekans kontrol döngüsünde kullanýlan klasik PLL’e ek olarak yeni gürültüye dayanýklý faz dedektörü devresi tasarýmý, uygulamasý ve testi üzerine çalýþýlmaktadýr.
PLL temel olarak faz dedektörü (PD), döngü filtresi (LF) ve gerilim kontrollü osilatörden (VCO) oluþur. Frekans kontrol döngüsünde yük akýmýyla ayný faz ve frekansta bir kare dalga oluþturulduktan sonra oluþturulan bu sinyal ve kaynak gerilimi, faz dedektörünün giriþine uygulanýr. Dedektör çýkýþýnda, görev döngüsü iki sinyal arasýndaki faz farkýyla doðru orantýlý bir pals oluþur. Bu duty-cycle deðeri faz farký ile belirlenen dikdörtgen dalga (hata sinyali) filtreyle doðrultularak DC bir kontrol gerilimi elde edilir. Bu gerilim frekans kontrol döngüsündeki VCO’nun giriþine uygulanýr. Böylece VCO çýkýþýnda faz farkýna göre frekansý deðiþen bir kare dalga elde edilir. Bu kare dalga ile rezonans evirgeci sürülür. Bu döngü sayesinden faz farký giderek azalýr ve sonunda VCO çýkýþý rezonans frekansýna eþit olduðunda yük akým ve gerilimi ayný fazda olur.
CD4046-PLL entegresinin içindeki dahili faz dedektörü yükselen kenar tetiklemelidir, ancak gürültüye karþý çok duyarlýdýr (Tip2 faz dedektörü). Sinyalin üstüne binen gürültüyü yanlýþlýkla yükselen kenar olarak algýlayýp çýkýþ frekansýný deðiþtirebilir. Frekans yanlýþ yöne doðru kayar ve faz farký gittikçe artar. Bu çalýþmada frekans kontrol döngüsündeki bu yanlýþ çalýþma sorununu engellemek için CD4046 entegresindekinden ayrý, yeni bir faz dedektörü tasarlanmýþ, test edilmiþ, gürültü ve hatalý sinyallere karþý daha dayanýklý olduðu gözlemlenmiþtir. Yeni tasarlanan faz dedektörünün kullanýldýðý deneylerde oluþmayan hatalý çalýþma sorunu, PLL entegresi içindeki faz dedektörü kullanýlarak yapýlan deneylerde oldukça sýk görülmüþtür. Yapýlan çalýþmalar sonucunda devre gürültüye ve faz dedektörü giriþindeki hatalý sinyallere karþý daha dayanýklý hale gelmiþ ve problem giderilmiþtir.
Anahtar Kelimeler: PLL, Faz kilitlemeli döngü, Faz dedektörü, Rezonans evirgeci.
|
