LM317HVK 0 50V 0 5A Ayarlı Güç Kaynağı Devresi

LM317HVK 0-50V 0-5A ayarlı güç kaynağı devresi, klasik lineer laboratuvar güç kaynağı mantığını daha güçlü bir seviyeye taşıyan, modüler yapıda hazırlanmış başarılı bir tasarımdır. Tek kart ile 0-50V DC arasında ayarlanabilir çıkış ve 0-5A akım kapasitesi hedeflenmiştir. Tasarımın dikkat çeken tarafı, yalnızca voltaj ayarlı bir kaynak olmaması; aynı zamanda ayarlanabilir akım sınırlama, coarse/fine kontrol ve ilave sabit +5V DC / 3A yardımcı çıkış da sunmasıdır.

Bu devre tek başına güçlü bir ayarlı kaynak olarak kullanılabildiği gibi, aynı modülden iki adet kullanılarak birbirinden yalıtılmış iki ayrı çıkış da elde edilebilir.

Çıkışların tam yüzer yapıda düşünülmesi, seri bağlama, simetrik kullanım veya özel test düzenekleri açısından büyük esneklik sağlar.

Devrenin öne çıkan yapısı

0.50V 0.5A Şemada Ana Elemanlar Ne Yapıyor

Devrenin merkezinde IC1 LM317HVK yer alıyor. Bu entegre, yüksek giriş gerilimine uygun ayarlanabilir regülatör olarak kullanılmış.

Ancak 5A seviyesine çıkabilmek için yük akımı doğrudan LM317HVK üzerinden taşınmıyor.

Çıkış akımının büyük bölümü Q1 MJ15023 ve Q2 MJ15023 seri geçiş transistörleri üzerinden aktarılıyor.

Böylece LM317HVK kontrol görevini yaparken asıl güç yükünü harici güç transistörleri üstleniyor.

Şemada R3 0.1-OHM ve R4 0.1-OHM düşük değerli dengeleme dirençleri, paralel çalışan güç transistörlerinin akımı daha dengeli paylaşmasına yardım ediyor.

Bu bölüm lineer güç kaynaklarında önemli bir ayrıntıdır; aksi halde bir transistor diğerinden daha fazla yük çekip dengesiz ısınabilir.

Akım sınırlama tarafında IC2 LF357A opamp kullanılmış. Bu bölüm çıkış akımını algılayıp ayarlanan sınır aşıldığında regülasyon noktasına müdahale ediyor.

Şemadaki LED gösterge de bu akım sınırlama durumunu izlemek için düşünülmüş.

Yani devre yalnızca voltaj ayarlamıyor; çıkış akımı belli bir noktaya geldiğinde kendini koruyarak kontrollü çalışma sağlıyor.

Yardımcı sabit besleme kısmında ise IC3 LM323K bulunuyor.

Bu bölüm yaklaşık +5V DC / 3A sabit çıkış üretmek için eklenmiş.

Ölçü aletleri, dijital göstergeler veya küçük yardımcı devreler için bu çıkış oldukça kullanışlıdır.

Voltaj ayarı nasıl sağlanıyor

Bu tasarımın güzel taraflarından biri, voltaj ayarının kaba ve ince olmak üzere iki kademeli düşünülmesidir.

R15 ve R16 potansiyometreleri coarse/fine voltaj kontrolünü oluşturur.

Bu sayede hem çıkışı hızlıca istenen bölgeye getirmek hem de hassas ince ayar yapmak mümkün olur. Aynı mantık akım sınırı için de uygulanmıştır.

Şemada D7 ve D8 ile oluşturulan küçük negatif referans sayesinde çıkış gerilimi sıfıra çok daha yakın indirilebiliyor.

Bu önemli bir detaydır; çünkü klasik LM317 devrelerinde çıkışın gerçek 0V seviyesine kadar inmesi her zaman kolay olmaz.

Daha temel düzenleyici yapıları incelemek isteyenler için LM317 datasheet ve devresi sayfası da faydalı olabilir.

Akım limiti bu devrede neden önemli

0-50V gibi geniş bir çıkış aralığında 5A seviyesine kadar akım verebilen bir laboratuvar kaynağında akım limit devresi neredeyse ana regülasyon kadar önemlidir.

Kısa devre testi, motor sürme denemeleri, LED yükleme, akü denemeleri veya arızalı kart üzerinde kontrollü besleme yapmak gibi durumlarda önce akım limiti ayarlanır, sonra voltaj yükseltilir.

Bu tasarım tam da böyle bir kullanım mantığına uygundur.

R13 ve R14 potansiyometreleri akım sınırının kaba ve ince ayarını yapar.

Akım limiti devreye girdiğinde LED yanar ve çıkış gerilimi o sınırı koruyacak şekilde düşmeye başlar.

Bu davranış laboratuvar tipi kaynak için çok kullanışlıdır. Benzer ayarlı kaynaklara bakmak isteyenler ayarlanabilir güç kaynağı arşivine de göz atabilir.

Besleme tarafında gözden kaçmaması gerekenler

Bu devre lineer yapıda olduğu için trafo ve soğutucu konusu hafife alınmamalıdır.

Orijinal tasarımda yüksek güçlü bir transformatör ve büyük filtre kondansatörleri kullanılmış.

Doğrultma sonrası ana filtreleme bölümünde yüksek DC seviye elde edildiği için hem kondansatör voltaj dayanımı hem de köprü diyot seçimi doğru yapılmalıdır.

Kart yerleşiminde güç yollarının kalın tutulması, doğrultucu ve seri geçiş elemanlarının soğutucuya düzgün yerleştirilmesi ve yüksek akım yolları ile hassas ayar hattının birbirinden uzak taşınması iyi sonuç verir.

Ayrıca köprü diyotların pin dizilimleri birbirine benzer sanılarak bağlanmamalı; baskı ve parça pinleri tek tek kontrol edilmelidir.

İki modül bir arada kullanılarak simetrik veya çift bağımsız laboratuvar kaynağı kurmak isteyenler için LM317 LM337 simetrik güç kaynağı içeriği de fikir verebilir.

İlk çalıştırma ve kontrol sırası

Bu tip güçlü bir kaynağı ilk açılışta doğrudan yük altında denemek doğru olmaz.

Önce trafo çıkışları ve doğrultma bölümü kontrol edilmeli, ardından ana filtre kondansatörleri üzerindeki DC değerler ölçülmelidir.

Sonraki adımda negatif yardımcı besleme ve opamp çevresindeki referans gerilimleri kontrol edilir.

Voltaj ayar potansiyometreleri çevrildiğinde çıkışın düzgün değiştiği, akım limiti kısılırken LED’in tepki verdiği görülmelidir.

İlk denemelerde seri lamba, sınırlı yük veya güçlü tel direnç kullanmak daha güvenlidir.

Soğutucuya bağlı tüm TO-3 elemanların gövde izolasyonu kontrol edilmeli, termal macun ve yalıtım pulları eksiksiz kullanılmalıdır.

Özellikle yüksek çıkış gerilimi ve yüksek akım birlikte isteniyorsa, lineer güç kaynağının ısı kaybı hızla artar. Bu yüzden uzun süre tam yüke yakın kullanımda soğutucu boyutu belirleyici hale gelir.

Bu devrenin güçlü tarafı nedir

LM317HVK tabanlı bu tasarım, yalnızca “voltajı ayarlanan bir kaynak” olmanın ötesine geçiyor.

Geniş çıkış aralığı, 5A seviyesine kadar akım, ayarlanabilir akım sınırı, coarse/fine kontrol ve yardımcı 5V çıkış tek yapıda bir araya getirilmiş.

Bu yüzden hem elektronik atölyesinde genel amaçlı kullanım için hem de deney düzeneklerinde kontrollü besleme gerektiğinde değerlendirilebilecek bir devredir.

Eski bir tasarım olmasına rağmen mantığı hâlâ güncel: güçlü trafo, sağlam lineer regülasyon, ayrı akım limiti ve dikkatli soğutma.

Doğru monte edildiğinde uzun yıllar kullanılabilecek klasik laboratuvar güç kaynaklarından biridir.

Kaynak: Laboratory Power Supply