0 30V Güç Kaynağı LCD Volt Amper Isı Gösterge

Güç kaynağı devresi birkaç bölümden oluşuyor. Ana bölüm 0-30V ayarlı güç kaynağı katı; TL081 op-amp kullanılan, 2N3055 güç transistörlü klasik lineer laboratuvar güç kaynağı yapısına dayanıyor. Bu devre oldukça popüler ve uzun yıllardır birçok kişi tarafından uygulanmış bir tasarım. LCD gösterge katında ise AVT2857 voltmetre-ampermetre-termostat modülü kullanılmış.

Bu modül ATmega8 mikrodenetleyici, LM358N op-amp ve DS18B20 sıcaklık sensörü ile gerilim, akım ve ısı bilgisini aynı ekranda gösterebiliyor.

Projede yalnızca ayarlı çıkış değil, ayrıca sabit 12V ve 5V çıkışlar da düşünülmüş. Sadece sabit çıkış gerekiyorsa PC güç kaynağı kullanmak daha pratik olabilir; fakat burada amaç, ayarlı laboratuvar kaynağı, ölçüm göstergesi, termostat ve yardımcı çıkışları tek kutuda toplamak. Bu nedenle atölye kullanımında oldukça kullanışlı bir güç kaynağı ortaya çıkıyor.

0 30V Güç Kaynağı Devreşeması

Şemadaki güç kaynağı katı klasik lineer regülatör mantığıyla çalışıyor. D1, D2, D3 ve D4 diyotları köprü doğrultucu görevinde.

Trafo çıkışındaki AC gerilim bu köprüden geçerek DC gerilime çevriliyor. C1, C2 ve çevresindeki elemanlar doğrultulmuş gerilimin filtrelenmesine yardımcı oluyor.

Şemanın alt kısmındaki D5, D6, D7, C3 ve R3 çevresi ise op-amp katının çıkışı sıfır volta kadar indirebilmesi için yardımcı besleme hattı oluşturan bölümdür.

Gerilim ve akım kontrolü TL081 op-amp katları ile yapılır. U1, U2 ve U3 olarak görülen op-amp bölümleri referans, gerilim kontrolü ve akım sınırlama işlerinde kullanılır.

P1, P2 ve RV1 ayar elemanları devrenin çıkış gerilimi, akım limiti ve kalibrasyon noktaları için önemlidir.

Q4 2N3055 güç transistörü çıkış akımını taşıyan ana seri geçiş transistörüdür; Q2 ve Q1 ise sürme ve sınırlama tarafında görev alır.

0-30V Ayarlı Güç Kaynağı Katı

Ana çıkış 0-30V aralığında ayarlanabilir yapıdadır. Bu tip lineer güç kaynaklarında çıkış gerilimi düşürüldükçe, özellikle yüksek akım çekildiğinde 2N3055 üzerinde ciddi ısı oluşur.

Bu yüzden Q4 2N3055 mutlaka büyük bir soğutucuya bağlanmalı, izole pul ve termal macun kullanımı kontrol edilmelidir.

Transistörün metal gövdesi elektriksel olarak kolektöre bağlı olabileceği için soğutucu bağlantısı rastgele yapılmamalıdır.

Akım sınırlama bölümü laboratuvar güç kaynağı için oldukça faydalıdır. Denenen devrede kısa devre, ters bağlantı veya hatalı montaj varsa ayarlanan akım limitinin devreye girmesi, beslenen devrenin ve güç kaynağının zarar görmesini azaltır.

Bu özellik özellikle yeni yapılan devreleri ilk kez çalıştırırken büyük avantaj sağlar. Benzer güç kaynağı örnekleri için 0-30V 0-5A ayarlanabilir laboratuvar güç kaynağı yazısındaki uygulama da karşılaştırma için incelenebilir.

LCD Volt Amper Isı Gösterge Modülü

LCD gösterge tarafında kullanılan AVT2857 modülü, voltmetre, ampermetre ve termostatı tek kartta birleştiren kullanışlı bir modüldür.

Modülün üst satırında gerilim ve akım, alt satırında ise diferansiyel giriş gerilimi ve DS18B20 sıcaklık sensöründen gelen ısı bilgisi gösterilebilir. Alt satırdaki bazı bilgiler istenirse menüden gizlenebilir.

AVT2857 kartı 8-12V DC ile beslenir. Gerilim ölçümü iki kademelidir: 0-20V aralığında 0,01V çözünürlük, 20-50V aralığında 0,1V çözünürlük kullanılır.

Akım ölçümü 0-10A aralığında 0,01A çözünürlüktedir. DS18B20 sensörü ile 125 dereceye kadar sıcaklık takibi yapılabilir. Bu özellik, 2N3055 soğutucusunun sıcaklığını izlemek ve fan kontrolü yapmak için oldukça uygundur.

Modül üzerindeki termostat çıkışı TO normalde yüksek seviyededir. Sıcaklık ayarlanan değere ulaştığında çıkış düşük seviyeye iner ve sıcaklık histerezis sınırının altına düşene kadar bu durumda kalır.

Bu çıkış bir fan sürmek, röle kontrol etmek veya güç kaynağını koruma amaçlı durdurmak için kullanılabilir. Ancak TO, UO ve IO çıkışları doğrudan mikrodenetleyici pinleri olduğu için bu pinlere yüksek akım çektirilmemelidir; röle, fan veya güçlü yükler mutlaka uygun transistör, MOSFET ya da sürücü katı üzerinden kontrol edilmelidir.

Kalibrasyon ve Ölçüm Doğruluğu

AVT2857 modülünde doğru ölçüm için kalibrasyon önemlidir. Referans gerilimi PR2 ile 2,047V olarak ayarlanır.

Gerilim ölçüm bölümleri PR3 ve PR4, diferansiyel giriş PR5 ve PR6, akım ölçümü ise PR7 ile kalibre edilir. Kalibrasyon yapılırken güvenilir bir multimetre ile karşılaştırma yapmak gerekir.

Akım ölçümü, yük hattına seri bağlanan düşük değerli direnç üzerindeki gerilim düşümü üzerinden yapılır. AVT2857 kartında R1 ve R2 dirençleri 0,22 ohm 5W olarak verilmiştir.

Bu dirençler ısınabileceği için kart üzerinde biraz yüksek bırakılarak lehimlenmesi daha sağlıklı olur. Aynı nedenle güç kaynağı kutusu içinde hava akışı tamamen kapatılmamalıdır.

12V ve 5V Sabit Çıkışlar

Projede ana ayarlı çıkışın yanında 12V ve 5V sabit çıkışlar da eklenmiş. Bu çıkışlar küçük dijital devreler, fanlar, röle kartları, mikrodenetleyici denemeleri ve yardımcı modüller için pratik olur. Ek kaynaklarda 12V ve 5V blokların ayrı açılıp kapatılabilir şekilde tasarlandığı, ana kaynağın ise 0-30V 4A olarak kullanıldığı belirtilmiş.

Sabit çıkışlar için 78xx serisi regülatörler kullanılabilir; fakat akım yükseldikçe bu regülatörlerde de ciddi ısı oluşur.

5V hattında yüksek akım çekilecekse lineer regülatör yerine anahtarlamalı bir DC-DC modül kullanmak daha verimli olabilir.

Konuyla ilgili farklı uygulamalar için düşük ve yüksek gerilimli laboratuvar güç kaynağı projeleri yazısındaki örneklere de bakılabilir.

Soğutma ve Kutu Düzeni

Bu tip güç kaynaklarında kutu içi düzen en az devre kadar önemlidir. Trafo, doğrultucu, güç transistörü, sabit regülatörler ve ölçüm modülü aynı kutuya yerleştirildiğinde hem ısı hem de parazit açısından dikkatli davranmak gerekir.

Güç kabloları kısa ve yeterli kesitte olmalı, ölçüm kabloları yüksek akım taşıyan hatlardan mümkün olduğunca uzak tutulmalıdır.

Yazarın uygulamasında ana güç katı radyatör ve fan ile soğutulmuş, ek sabit çıkışlar ise arka kısma yerleştirilen radyatör üzerinden pasif olarak soğutulmuştur.

DS18B20 sıcaklık sensörünün ana radyatöre yerleştirilmesi iyi bir çözümdür. Böylece LCD ekranda sıcaklık görülebilir ve istenirse termostat çıkışı ile fan otomatik kontrol edilebilir.

Küçük 40mm fanlar yüksek devirde rahatsız edici ses yapabilir. Bu nedenle fanı sürekli tam hızda çalıştırmak yerine sıcaklığa bağlı devreye almak daha kullanışlı olur. Bu projede AVT2857 modülünün termostat özelliği bu iş için doğrudan değerlendirilebilir.

Kullanımda Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Q4 2N3055 güç transistörü mutlaka yeterli büyüklükte soğutucuya bağlanmalıdır.
• Şebeke tarafında sigorta, topraklama ve izole bağlantılar ihmal edilmemelidir.
• Çıkış kısa devre testleri uzun süre yüksek akımda yapılmamalıdır.
• LCD ölçüm modülü ayrı ve temiz bir 8-12V besleme ile çalıştırılırsa ölçüm kararlılığı daha iyi olur.
• Akım ölçüm şönt dirençleri ısındığı için kart üzerinde hava alacak şekilde monte edilmelidir.
• TO, UO ve IO kontrol çıkışları doğrudan yük sürmek için değil, sürücü katı kontrol etmek için kullanılmalıdır.
• Ön panelde artı ve eksi uçların net işaretlenmesi, yanlış bağlantı riskini azaltır.

Atölye İçin Kullanışlı Bir Kombine Güç Kaynağı

Bu proje ayarlı laboratuvar güç kaynağı, dijital volt-ampermetre, sıcaklık göstergesi ve sabit yardımcı çıkışları bir araya getirdiği için hobi atölyesinde oldukça işe yarar.

Özellikle aynı anda hem 5V lojik devre, hem 12V fan veya röle, hem de ayarlı test gerilimi gereken çalışmalarda tek kutu içinde çözüm sağlar.

Daha yüksek akımlı bir laboratuvar kaynağı düşünülüyorsa soğutma, trafo gücü ve güç transistörü sayısı yeniden hesaplanmalıdır.

Benzer konularda 0-30V 10A ayarlı laboratuvar güç kaynağı gibi daha güçlü örnekler de fikir verebilir.

Şemadaki bazı küçük sinyal transistörlerinin model kodları görselde net belirtilmediği için montajdan önce kullanılan PCB dosyası ve parça listesiyle karşılaştırma yapılmalıdır.

Ana yapı TL081 op-amp ve 2N3055 güç transistörlü klasik lineer güç kaynağına dayansa da, uygulamadaki parça değerleri ve bağlantı noktaları birebir kontrol edilmeden devreye enerji verilmemelidir.

Kaynak: elektroda.pl/rtvforum/topic2230884.html