Güç elektroniği

Güç elektroniği, elektrik gücünün statik vasıtalarla, mevcut girişinden istenen elektriksel çıkış formuna verimli bir şekilde dönüştürülmesi, kontrol edilmesi ve hazırlanması ile ilgili teknolojidir.

Giriş

Güç elektroniği çeviricileri elektrik enerjisinin form değiştirmesini gerektiren her yerde kullanılabilir. Bu yüzden kullanılabildikleri enerji aralığı miliwatt' lardan (örneğin cep telefonları) megawatt değerlerine (örneğin trenlere enerji sağlanması) kadar değişebilir. Klasik elektronik' te elektrik akımı ve gerilim bilgi taşımak için kullanılırken güç elektoniğinde elektriksel gücü taşımak için kullanılırlar. Bu yüzden güç elektroniğinin ana kriteri "verim" olarak tanımlanabilir.

Döndürme işlem diyot, tristör ve transistör gibi yarı iletken anahtarlama elemanları tarafından gerçekleştirilir. İletişim ve sinyal-veri işleme gibi elektronik sistemlere zıt olarak, güç elektroniğinde büyük miktarlarda elektriksel güç işlenir.

AC/DC dönüştürücü (doğrultucu) pek çok tüketici elektroniği cihazı (örneğin, televizyon, kişisel bilgisayarlar, pil şarj üniteleri vb.) içinde kullanılan, güç elektroniğinin en tipik cihazıdır. Güç aralığı onlarca watt' dan birkaç yüz watt' a kadar değişebilmektedir. Endüstrideki en yaygın kullanım şekli değişken hız sürücüsü olarak (VSD) endüksiyon motorlarını kontrol etmekte kullanılır. VSD' lerin güç aralığı birkaç yüz watt' dan başlayıp megawatt' lara kadar çıkabilmektedir.

Güç dönüştürme sistemleri, giriş ve çıkış gücünün tipine göre sınıflandırılabilir;

• AC den DC ye (doğrultucu)
• DC den AC ye (evirici)
• DC den DC ye (düzenleme)
• AC den AC ye (doğrultmayı takip eden evirme)

Prensip

Verimliliğin güç elektroniği çeviricilerinde en önemli parametre olduğu göz önüne alındığında, güç elektroniği cihazlarının mümkün olduğu kadar az güç kaybına neden olmaları gerekmektedir. Bir cihazın anlık kayıp gücü, cihaz üzerindeki gerilimle üzerinden geçen akımın çarpımına eşittir (${\displaystyle P=U\times I}$). Buradan görüleceği gibi gerilimin 0 olduğu durumda (açık durumu) ya da cihaz üzerinden akım akmazken (kapalı durumu) cihazın kayıp gücü minimumdur. Bu yüzden güç elektroniği çeviricileri açık ya da kapalı modunda çalışabilen bir ya da daha fazla cihaz etrafında tasarlanır. Bu tip bir yapı ile çevircinin girişinden verilen enerji çıkışına tetiklemeler üzerinden transfer edilir.

Uygulamalar

Güç elektroniği sistemleri her türlü elektronik cihazın içinde bulunabilir.

• DC/DC çeviriciler özellikle cep telefonu ve pda gibi mobil cihazlarda gerilim seviyesini pilin şarj değerinde sabit tutmak için kullanılır.
• AC/DC çeviriciler elektrik şebekesine bağlı her türlü elektronik devre içerisinde kullanılır.