Güç Kaynagı Yapımı

TA2R - Göktay Alpman yapımı bir ayarlanabilen güç kaynağı
Fotograf TA2R'nin izniyle yerleştirilmiştir
IV LİNEER GÜÇ KAYNAĞI PROJELERİ(devamı-2)

AYARLANABİLENGÜÇKAYNAĞI
(3 ile 30 Volt arasında)
Bu kısımdaki son proje geniş kullanımı olan değişken çıkış voltajlıbir güç kaynağıdır 30 ile 30 voltta 1,5 Ampere kadar üç kademede akımverebilmektedir Devre şeması Şekil 4-9'dadır
Transformatör ve Regülatör
Trafo bir adet 252 V, 2A ve ortadan bağlantılıdır Bir tam dalga köprüdoğrultucu, 15A, 50V PIV kullanılmış ve (köprü diyot düşümü çıkartılınca)Vpk'sı 356V'dur veya şebeke voltajı 220V'den yüksekse birkaçvolt daha fazladır Regülatör bir LM317dir



Şekil 4-9 Regüleli Ayarlanabilen GüçKaynağı DevresiLM317 regülatörü kullanıldığından, diğer güç kaynakları gibi tipik regülasyonözelliği % 05'dir Örnekleme elemanı, ön panelden voltaj ayarlaması içindeğişken bir dirençtir (5kOhm)
Çıkış akımı 15A iken, girişteki kapasitif filitrenin tepe voltajı 27-28Volta düşer Çıkış voltajı 30 volta ayarlandığında, regülatörün 25 Voltadüşmesi gerekir Böylece, 15 Amperde regülatör 375 Watt ısı verir, buda kolaylıkla cihazın oso-kapatma koruma devresini devreye sokar
Regülatörün ısı yayılımını kabul edilebilir değerlerde tutmak için,kaynağın çalışma aralığı üç aralığa bölünmüştür Her aralıkta, anahtaren az çıkış voltajını limitlemek ve regülatörün giriş voltajını en fazlaakımda tutmak için tasarlanmıştır Bir voltaj düşürme direnci, giriş voltajınıkontrol etmek için regülatöre seri bağlanmıştır, bu arada her aralığınen düşük voltajı örnekleme elemanının direnç oranı ile ayarlanmıştır Örneğin,düşük aralık için, R1+R2 740 ohm ve R6+R7 en az 740 ohm'dur R6+R7 ninR1+R2'ye oranı 1'dir Formül ile:
V0 = 125(1 + (R6+R7)/(R1/R2))
Aralık için en düşük voltaj 25 volttur (125(1-1)) LM 317 'nin uçlarındakien düşük fark voltajı 3 volt olarak ayarlanmıştır, ancak, birçok regülatör25 volta kadar çalışacaktır Kapasitif giriş filitresinden hemen sonrabir 9 ohm direnç eklenerek, regülatöre giriş voltajı, yük akımı 15 amperiken 145 volta limitlenmiştir Direnç hem bir seri düşürme direnci, hemde C2 ile oluşturulan direnç-kondansatör filitre bölümünün direnç kısmıolarak görev yapmaktadır
Düşük ve orta aralık için seri direncin uçlarındaki yaklaşık voltajdüşümü:
Aralık Rs 10A 15A
DÜŞÜK 9 ohm 9V 135V
ORTA 4 ohm 4V 6V
Ripple
Önceki LM317 kullanan kaynak gibi, ripple bastırma ya 65dB veya bypasskondansatörü C5 kullanıldığında 80dB'i geçmektedir Ripple voltajı denklemikullanılarak, regülatör ripple voltaj girişi aşağıdaki gibi hesaplanır:
Vr1(rms) = 24 x 1500/2200 = 164 volt
65dB ripple bastırması ile, regülatör çıkışındaki ripple voltajı 2000kat azaltılarak 082 milivoltun altına alınır Gerçek ölçümler bunun 3ile 10 milivolt arasında olduğunu göstermektedir Anahtara gelen uzun kablolardaha fazla ripple'a neden olmaktadır
Çıkış kondansatörü C3 bir 22uF tantal kondansatör olup, asıl amacıyük tarafından oluşabilecek gürültüyü engelleyip regülatörün çalışmasınıetkilememektir Eğer filitre kondansatörlerinin regülatörden uzağa konulduğubir güç kaynağı tasarımı yerleşimi söz konusu olursa, o zaman tasarıma01uF C4 kondansatörü (çizgili olarak gösterilmiştir) eklenir
Göstergeler
Bir LED pilot lamba ve bir metre, voltajın olduğunu göstermek içinkullanılmıştır LED, bir akım limitleme direnci (22kohm) ile, dc'nin olduğunugösterir (regülasyondan önce) metre çıkış voltajını ve bir aralık anahtarıise tam sapmayı 15 volttan 30 volta çıkartır Anahtarın TAŞIMA durumu,güç kaynağı taşınırken metreyi kısa devre etmekte kullanılmaktadır
Soğutucular
Bu güç kaynağı için akım arttığında yüksek ısı yayılımı olduğundan,regülatör ve TO-220 soğutucusu, kutunun arkasına bağlanmıştır Regülatörsoğutucudan yalıtılmıştır Bu, ısı koruması için en fazla soğutucualanını sağlamaktadır Ancak, eğer güç kaynağı sürekli olarak Şekil 4-10'dagösterilen en yüksek sınırdaki voltaj ve akım durumlarında çalıştırılırsa,regülatörü korumak için ek önlem olarak kutunun arkasına üfleyecek şekildebir fan yerleştirilmelidir



Şekil 4-10 Ayarlanabilen Güç Kaynağı için Çalışma Bölgeleri
Çalışma Bölgesi
Şekil 4-10'da gösterildiği gibi, çalışma voltaj aralıkları içinde öyleyerler vardır ki, LM317'nin en yüksek güç dağılımı aşılmaktadır (15W @Tc=25° - 90°C) Güç kaynağı bu bölgelerde çalıştırılmamalıdır Diğer çalışmayasakları şöyledir:
1 Transformatörün ve doğrultucunun bazı akımlarda tepe voltaj çıkışıve LM317'nin bacaklarındaki en az 3 Voltluk fark, maksimum çıkış voltajını15Amperde 25 Volta sınırlamaktadır
2 LM317 için en fazla yük akımı 15A'dir
3 Anahtarla seçilen üç voltaj aralığı:
DÜŞÜK : 3 ile 11 Volt
ORTA : 9,5 ile 20 Volt
YÜKSEK : 18 ile 30 Volttur
Aralığa göre voltaj ayarı değişmektedir DÜŞÜK aralıkta kontrol düğmesinintam döndürülmesi, ORTA aralıkta yaklaşık yarım döndürülmesi, YÜKSEK aralıktaise yarımdan az döndürülmesi gerekmektedir Her aralıkta çıkış voltajıarttırıldığında, LM317'deki fark voltajı düşmektedir ve (özellikle yüksekakımlarda) 3 voltun altına inebilmektedir Bu LM317'nin regülasyondan çıkmasınasebep olur
Montaj Detayları
Bu proje için kullanılan malzemeler Tablo 4-3'de listelenmiştir:
Tablo 4-3 Ayarlanabilir Güç Kaynağı Parça ListesiAçıklama Adet Şemadaki adı252V Transformatör1T1Köprü Diyot 15A, 50V PIV1BR1Diyot, 1N5400 1CR1IC, LM317 Voltaj Regülatörü1U1LED gösterge1CR2Kondansatör, 2200uF, 50V elektrolitik 2C1, C2Kondansatör, 22uF, 35V elektrolitik1C3Direnç, 560Ohm, 1/2W2R1, R6Direnç, 270Ohm, 1/2W2R2, R7Direnç, 150Ohm, 1/4W1R3Direnç, 68Ohm, 1/4W1R4Direnç, 330Ohm, 1/4W1R5Potansiyometre, 5kOhm1R8Direnç, 1Ohm, 10W2R9, R10Direnç, 50Ohm, 10W4R13 - R16Direnç, 15kOhm, 1/4W2R20, R21Direnç, 22kOhm, 1W1R22Soğutucu1
Soğutucu bağlama malzemeleri1
Isı yayıcı malzeme - Silikon1
Çift kontaklı Çift pozisyonlu anahtar1S1Çift kontaklı Üç pozisyonlu anahtar2S2, S3Baskılı Devre (7cm x 10cm)1
Kutu (8 x 21 x 16)1
Panel metre 30V1M1Sigorta yuvası - Şase tipi1
2A cam sigorta1F1Fişli Elektrik Kablosu1
Bağlantı uçları (siyah ve kırmızı)2TP1,TP2Lastik ayak seti1
Baskılı devre kutu yerleştirme ayakları4
Isı ile daralan boru

Devre
Diğer projelerde olduğu gibi, malzemeleri delikli pertnaxtan Şekil4-11'de yerleri gösterildiği gibi geçirin, ayakları bükün ve devrenin arabağlantılarını yapın Gerekirse ek kablo kullanın Gösterildiği gibi devredekiE,F,G noktalarına üç adet 5cm kablo ekleyin ve yerlerine lehimleyin UnutmayınŞekil 4-11 devrenin altını göstermektedir Tellerin üzerine kısa daralanmakaronlar geçirin Bu teller kutunun arka kapağına bağlı olan LM317'yebağlanacaktır



Şekil 4-11 Ayarlanabilen Güç Kaynağı ParçaYerleşimi
(alttan görünüş)A,C,D,I,J,L,M,N ve O için 20cm teller, B için iki adet tel hazırlayınve yerlerine lehimleyin Bu telleri kolaylıkla ayırt edebilmek için farklırenkler seçin A LM317'ye giden ana çıkış besleme hattı içinde olacak veC2'ye bağlanacaktır B seri düşüş direnci ile voltaj aralığını kontroleden anahtar, S2'ye giden Vpk voltaj hattıdır S2'ye bağlantıyaQ denmektedir C,D ve M, S2 aralık anahtarının bir tarafına; I ve J C22'ye;L ve N, R8 ayar kontroluna; ve O, 15 voltta tam sapma için M1'e bağlanırdevredeki TP1 ve TP2'ye 15cm kırmızı ve siyah teller bağlayın ve yerinelehimleyin TP1 pozitif çıkış voltaj ucuna ve TP2 negatif çıkış ucuna bağlanacaktır
Şekil 4-12'de gösterildiği gibi kutuya delikler delin Kutunun resmiiçin Şekil 4-14b'ye bakın Alt tarafına lastik ayakları kendi yapışkanlarıile yerleştirin



Şekil 4-12 Ayarlanabilen Güç Kaynağı içinKutu Yerleşimi
Montaj Sırası
1 Her seferde dikkatlice ve adım adım ilerleyiniz Ana bağlantılarbiraz karışık gözükebilir Her sırada Şekil 4-9, 4-11, 4-12 ve 4-13'e bakın
2 Güç anahtarı, sigorta yuvası ve şebeke kablosu arka panele yerleştirinŞebeke kablosunu kutunun içinde 5cm bırakın
3 Şebeke kablosunun bir telini F1 sigorta yuvasının uç bağlantısınalehimleyin Sigorta yuvasının yan bağlantısından S1 güç anahtarının altucundan birisine bir kablo lehimleyin Diğer şebeke ucunu anahtarın diğeralt ucuna lehimleyin Sigorta yuvasına bir 2A sigorta yerleştirin
4 Trafoyu kutunun altına monte edin Primer uçlarını S1'in orta uçlarınalehimleyin Anahtar yukarı pozisyonda iken güç kaynağı açıktır
5Şekil 4-12 ve 4-13'de gösterildiği gibi güç dirençleri beraber vekutunun altına değecek şekilde iki telle bağlanmıştır Dirençleri yerindetutmak için bağlantı tellerini kutunun altındaki deliklerden geçirin Şekil4-9'daki gibi R9'dan R18'e kadar ara bağlantıları yapın ve uçları lehimleyinDirençlerden aralık anahtarı S2'ye bağlantıları yapmak için H ve P bağlantılarınıiki telle birleştiriniz



Şekil 4-13 Montajı Tamamlanmış Ayarlanabilen Güç Kaynağı
6 Ön panel malzemeleri S2,S3,CR2,TP1,TP2,R8 VE M1'i yerleştirin
7 IC ve soğutucu arasına yalıtkan mika malzeme gelecek şekilde ICregülatörü soğutucuya birleştirin Aynı plastik somun ve vida ile soğutucuyukutunun arkasına bağlayın Her yüzde ısı dağıtıcı silikon kullanın
8 Baskılı devreyi yerine monte etmeden önce, Şekil 4-11'de gösterildiğigibi transformatörün sekonder uçlarını baskılı devreden geçerin ve yerlerinelehimleyin
9 Baskılı devreyi ayaklarına monte edin ve Şekil 4-12 ve 4-13'de gösterildiğigibi yerine yerleştirin Vidalarını sıkın
10 Şekil 4-11'de gösterildiği gibi E,F ve G tellerini LM317'ye lehimleyinTellerin uzunluklarını ayarlayın ve bağlantılar üzerine daralan makarongeçirin
11 R8 voltaj ayarlama direncine (potansiyometre) arka taraftan bakarak,N'yi sol taraftaki uca lehimleyin L'yi orta uca ve sağ taraftaki uca uçlarıkısa devre edecek şekilde lehimleyin
12 LED kabloları, I ve J üzerine kısa ısı ile daralan boru geçirinve LED gösterge uçlarına onları lehimleyin J kısa uca (katod), I uzunuca (anod) bağlayın Bağlantıların üzerine boruları kaydırın
13 Pozitif kırmızı kabloyu TP1'e ve negatif siyah kabloyu TP2'ye lehimleyinBunlar çıkış voltajı bağlantı uçlarıdır
14 O telinin M1 metresinin negatif ucuna lehimleyin R telini, M1'innegatif ucundan, S3'ün alt sağ taraftaki ucuna (arkadan bakarken) lehimleyin
15 M1'in pozitif ucundan S3'ün orta sağ taraftaki ucuna bir S telibağlayın Bu aynı ucu ve S3'ün üst ucunu, R21'e bağlayın R21 M1'i tamsapmada 30V yapmaktadırS3'ün üst ucundan TP1'e T kablosu çekerek M1 bağlantılarınıtamamlayın
16 Güç dirençleri R9 ve R13'ün bağlandığı yere A telini lehimleyinBu bağlantıda yukarıdaki 4 sıradan bir H teli vardır S2'nin üst sağ tarafına(arkadan bakarken) H'ı lehimleyin
+5V Güç Kaynağı b ±12V ve Ayarlı Güç KaynağıŞekil 4-14 Kutular17S2'nin orta sağ tarafındaki uca Q telini ve alt sağ taraftaki ucaP telini lehimleyin S2'nin ucu yukarıda iken, S2 ORTA aralıktadır Aşağıdaiken YÜKSEK aralıktadır ve ortada iken DÜŞÜK aralıktadır
18 S2'nin alt sol taraftaki ucuna (arkadan bakarken) C telini, ortauca M telini ve üst uca D telini lehimleyin
19 Şekil 4-9'a göre tüm bağlantıları tekrar kontrol edin Tüm hatalarıkontrol edin
20 Üstte soğutucu delikleri delinmemişse şimdi açın Üst kapağı kapatın
21 Çıkışa bir voltmetre bağlayın ve değişik güç dirençleri ile güçkaynağını test edin Tablo 4-4 güç kaynağını değişik yük akımlarında testetmek için, çeşitli voltaj ve güç direnci kombinasyonlarını listelemektedirŞekil 4-10'a tekrar bakarak güç kaynağının sadece izin verilen aralıktaçalıştığından emin olun Çalışma aralığında regülasyon %05 olmalıdır
Tablo 4-4 Ayarlanabilir Güç Kaynağının TestEtmek için Direnç Değerleri
AralıkVoILRLPD*
VAOhmWYÜKSEK251,25205
201,513,312ORTA201,513,33
151,51010,5
1211214DÜŞÜK101,56,76,8
61615
30,5612,3
* Şebeke voltajı değişmelerinden dolayı, PD değerleri değişikolabilir PD çok yüksek olursa, ısı koruma devresi regülatörükapatabilir
ÖZET
Bu kısım çeşitli kullanım amaçları için yeterli üç değişik güç kaynağıtasarım ve imalat detaylarını göstermiştir Devreler gerekirse montajıyapan tarafından değiştirilebilir veya modifiye edilebilir

alıntıdır