DESIGN AND IMPLEMENTATION OF MICROCONTOLLER BASED PI CONTROLLER FOR BUCK CONVERTER


Çökren M. A., Erfidan T.

2nd International Congress on Innovation Technologies & Engineering, İzmir, Turkey, 12 - 13 June 2023, vol.1, pp.383-394, (Full Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: İzmir
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.383-394
  • Kocaeli University Affiliated: Yes

Abstract

The increasing demand for DC loads has significantly elevated the importance and usage area of DC-

DC converters. The ability of DC-DC converters to provide stable voltage and current during input

voltage or load variations is crucial. The widely used PID control technique is commonly utilized in

such adverse conditions. However, with the single-loop PI controller typically used in converters,

momentary instabilities or deviations occur during variable output loads. This study aims to minimize

these instabilities and deviations through the design of a dual-loop PI controller. The Ziegler-Nichols

method, a simple yet effective approach, is utilized to obtain the PI coefficients. The implementation of

the PI controller utilizes an STM32F429 microcontroller with an Arm Cortex-M4 32-bit core running

at a speed of 180 MHz. The system designed for different input voltages and load conditions is tested,

and results are obtained.

Günümüzde DA yüklerin artmasıyla DA-DA dönüştürücülerin önemi ve kullanım alanları çok

artırmıştır. Giriş gerilimi veya yük değişimlerinde DA-DA dönüştürücülerin sabit gerilim ve akım

verebilmesi çok önemlidir. Günümüzde yaygın olarak kullanılan PID kontrol tekniği, bu gibi olumsuz

durumlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, dönüştürücülerde, tek döngü ile kullanılan PI

denetleyicisi ile, değişken çıkış yükleri sırasında anlık kararsızlıklar yada sapmalar yaşanmaktadır. Bu

çalışmada, çift-döngü PI denetleyici tasarımı ile bu kararsızlıklar ve sapmaların minimize edilmesi

amaçlanmıştır. PI katsayıların elde edilmesi için basit ama etkili bir yöntem olan Ziegler-Nichols

kullanılmıştır. PI denetleyicinin gerçekleştirilmesi için, Arm Cortex-M4 32 Bit çekirdeğe sahip 180MHz

hızında çalışan STM32F429 mikrodenetleyicisi kullanılmıştır. Farklı giriş gerilimi ve yük durumları

için tasarlanan sistem test edilip sonuçlar elde edilmiştir.