Cuk dönüştürücü, bir DC-DC çeviricidir ve giriş gerilimini hem artırabilir (boost) hem de azaltabilir (buck). Kapasitif enerji transferi prensibiyle çalışır ve çıkış gerilimi giriş gerilimine göre ters polaritededir.
Buck-Boost konvertöre kıyasla bazı avantajlara sahiptir:
- Daha düşük giriş ve çıkış akım dalgalanması sağlar, çünkü giriş ve çıkışta endüktörler kullanılır. Bu, daha kararlı bir çalışma sunar.
- Daha yüksek verimlilik sağlayabilir, çünkü anahtarlama kayıpları daha düşük olabilir.
- Daha az elektromanyetik girişime (EMI) neden olur, çünkü akım geçişleri daha yumuşaktır.
- Hem giriş hem de çıkış akımları süreklidir, bu da daha kararlı bir çalışma sağlar.
Bu özellikleri sayesinde hassas güç uygulamalarında, düşük gürültü gerektiren devrelerde ve daha verimli DC-DC dönüşüm ihtiyacı olan sistemlerde tercih edilir.
Cuk Dönüştürücü Topolojisi
Cuk dönüştürücü, buck, boost ve buck-boost dönüştürücülerle karşılaştırıldığında daha fazla bileşen sayısına sahiptir. Cuk dönüştürücü iki endüktör, iki kapasitör, bir diyot ve bir anahtardan oluşur . Cuk dönüştürücü, giriş tarafı yükseltici dönüştürücüye, çıkış tarafı ise buck dönüştürücüye benzeyen ve aralarında bir kapasitörle gösterildiği gibi bağlantısız ters çevirme biçiminde buck ve boost'un birleşimidir. Cuk dönüştürücünün çıkış voltajı, giriş voltajına kıyasla ters çevrilir. Şekil 1.'de Cuk dönüştürücüsü topolojisi verilmiştir.
Şekil 1. Cuk Dönüştürücü (Kaynak:Wikiwand)
Cuk Dönüştürücü Nasıl Çalışır?
Cuk dönüştürücünün çalışması 4 başlıkta incelenebilir.
Durum 1: Anahtar Açık Olduğunda(İletimde)
Şekil 2. Cuk Dönüştürücü Durum 1(Kaynak: Electronics Mind)
Şekil 2'de MOSFET iletime geçtiğinde Vin potansiyeli L1 bobini üzerinden geçip MOSFET üzerinden tekrar giriş gerilimine ulaşır. Bu aşamada induktör akımı yükselmeye başlar ve akım akışı yönünde bir polarite meydana gelir. Bu modda yüke akım akmaz.
Durum 2: Anahtar Kapalı Olduğunda(Kesimde)
Şekil 3. Cuk Dönüştürücü Durum 2(Kaynak: Electronics Mind)
MOSFET kapalı duruma getirildiğinde bobin üzerinde ani bir akım düşüşü nedeniyle indüktörün polaritesi tersine dönecektir. L1 artık desarj olmaya başlayacaktır. Akım kaynaktan indüktöre akacaktır. Böylece giriş voltajı indüktör voltajına eklenecektir. Kondansatörde(C1) indüktör üzerinden sarj olacaktır.
Durum 3: Anahtar Açık Olduğunda(İletimde)
Şekil 4. Cuk Dönüştürücü Durum 3(Kaynak: Electronics Mind)
MOSFET tekrar iletime geçtiğinde, L1 endüktörü yeniden şarj olmaya başlar. Bu sırada, ikinci modda şarj edilen kapasitör C1 boşalarak enerjisini yük devresine aktarır. C1’in boşalması, MOSFET, C2 kapasitörü, yük ve L2 endüktörü üzerinden bir akım yolu oluşturur. Aynı anda, C1’den gelen enerji L2 endüktörünü şarj eder, ancak ters akım akışı nedeniyle diyot ters polarizasyona girerek iletime geçmez ve OFF durumunda kalır.
Durum 4: Anahtar Kapalı Olduğunda(Kesimde)
Şekil 5. Cuk Dönüştürücü Durum 4(Kaynak: Electronics Mind)
MOSFET tekrar kesime girdiğinde, ikinci mod tekrar eder ve bu süreçte C1 kapasitörü, endüktörden gelen enerjiyle şarj olur. Bu sırada diyot doğru polarizasyona girerek iletime geçer. Buna ek olarak, üçüncü modda şarj edilen L2 endüktörü, ters yönde boşalmaya başlayarak diyot üzerinden yük devresine enerji aktarır.
Bu dört çalışma moduna bakarak şu sonuca varabiliriz: MOSFET iletimdeyken (ON durumu), L1 endüktörü şarj olur ve C1 kapasitörü yük devresine enerji sağlar. MOSFET kesimdeyken (OFF durumu), C1 kapasitörü şarj olur ve L2 endüktörü yük devresine enerji iletir. Bu süreçte C1 kapasitörü, kaynaktan yüke enerji aktarımını sağlayan temel bir bağlantı elemanı görevi görür.
