13.8 Volt 40 Amper Switching Mode Power Supply

Aslında Switch Mode Power Supply SMPS yazımda bu devreden bahsedildi fakat aranan bir devre gözden kaçabiliyor 12 volt 40 amper smps devresi için gelen maillerde bu devre için ayrı bir yazı yazmama sebep oldu

Oldukca güçlü bir smps devresi 40 amper LM3524 üzerine kurulu bu entegre yerine SG3524 yada UC3524 kullanılabilir entegreler aynı sadece üreticiler farklı devrenin çıkış voltajı 13.8 volt ama çıkış voltajını standart 12 volt olarak ayarlayabilirsiniz aşırı akım sınırı ısı koruma var kullanılan çıkış güç trafosu biraz farklı özel sarım

Amatör istasyona güç sağlamak için tasarlanmış anahtarlamalı bir güç kaynağı. Bu güç kaynağı, 40A’e kadar sürekli yük akımında %1’den daha iyi düzenlenmiş 13,8V üretir. Akım sınırlaması vardır, bu da onu 12V yedek aküye doğrudan bağlantı için uygun hale getirir. Akım sınırı potansiyometresi açılırsa, güç kaynağı düzenlemeyi korurken aralıklı olarak 60 A’ya kadar iletebilir. Minimum yük gerekli değildir. Çıkıştaki dalgalanma yaklaşık 20mV’dir ve verimlilik %88’dir. Bir soğutma fanı, çekilen ortalama akıma bağlı olarak çalışır ve üç renkli bir LED, voltajın normal, çok yüksek veya çok düşük olup olmadığını size bildirir.

50 kHz’lik ana anahtarlama frekansından daha yüksek herhangi bir frekansta algılanabilir bir RF gürültüsü üretmez (TS450 skop ile 30 kHz’den 40 MHz’e ayarlayarak çalışan güç kaynağının etrafına dolanmış bir anten kablosuyla kontrol edilmiş).

Yarım köprü dönüştürücü en iyi darbe genişlik modülasyonu ile kontrol edilir. Tam olarak bu amaç için kullanılabilen birkaç IC vardır. Kullanımı çok basit ve bulması kolay olan 3524’ü seçtim. Herhangi bir 3524 işi yapacaktır. LM3524, vb. olabilir.

Hat voltajı, birlikte verilen sigorta ve EMI filtreleme (P1) ile birlikte bir CEE-22 konnektöründen girer. Daha sonra 2 kutuplu bir güç anahtarından ve ek bir ortak mod gürültü filtresinden (C1, L1, C2) geçirilir. İki NTC direnci ani akımı sınırlar. Bir köprü doğrultucu, gücü 300VDC seviyesinde çalışan büyük bir elektrolitik kapasitöre (C3) iletir. Güç osilatörü, Q1, Q2, bunlara yakın bileşenler ve geri besleme ve kontrol transformatöründen (T3) oluşur. T2 ve ilgili bileşenler birincil akım sensörü olarak işlev görür.

T1, Schottky redresörlerine (D6..9) yaklaşık 20 V kare dalga ileten güç trafosudur. Bir toroidal indüktör (L2) ve altılı paket düşük eşdeğer seri dirençli elektrolitik kapasitörler ana filtreyi oluştururken, L3 ve C23..24 ek dalgalanma azaltma için oradadır. 13,8 V, doğrudan çıkış terminallerine monte edilmiş bazı küçük dekuplaj kapasitörleri ile bir dizi ferrit boncuk aracılığıyla çıkışa iletilir.

Kontrol devresi, bir yardımcı doğrultucudan (D17) güç alan bir 3524 IC’dir (U1). IC, bir voltaj referansı, osilatör, darbe genişlik modülatörü, hata amplifikatörü, akım algılama amplifikatörü, flip-flop ve sürüş devresi içerir. Çıkış voltajını ve akım seviyesini algılar ve Q3 ve Q4 transistörleri aracılığıyla güç osilatörünü kontrol eder. C37, C35 ve R23, kontrol döngüsünde tam bir PID (orantılı-integral-türev) yanıtı uygulamak için kullanılır.

Dörtlü işlemsel amplifikatör (U2) iki yardımcı amaç için kullanılır: Soğutma fanını ortalama akım seviyesine göre kontrol etmek ve voltajı gösteren üç renkli LED’i çalıştırmak için: Voltaj uygunsa yeşil, voltaj uygunsa turuncu yanar. çok düşük ve çok yüksekse kırmızı.

Üniteye güç verildiğinde, meydana gelen ilk olay, C3’ü şarj eden bir akım dalgalanmasıdır. Bu dalgalanma, her biri soğukken yaklaşık 2,5ohm olan ve daha sonra ısındıkça dirençlerinin çoğunu kaybeden iki NTC tarafından yönetilebilir seviyelerde tutuluyor.

Çalışma gerilimi C3 üzerinde biriktikçe, R2 ve R6 iki güç transistörü Q1 ve Q2’yi aktif bölgelerine yönlendirir. Birkaç mA iletmeye başlarlar, ancak yalnızca çok kısa bir süre için, çünkü T3 tarafından sağlanan olumlu geri besleme, sistemin dengesini hızla bozar. Transistörlerden biri, T3’ten gelen artan bir temel akım alırken, diğeri temel sürücüsünün azaldığını görüyor. Transistörlerden birini doygun hale getirmek ve diğerini devre dışı bırakmak bir mikrosaniyenin çok küçük bir kısmı kadar sürer. Hangi transistörün önce başlayacağı tahmin edilemez, ancak bu analiz için bunun Q1 olduğunu varsayalım. Kontrol devresine henüz güç verilmediğinden, Q3 ve Q4’ün kapalı olduğuna, bu nedenle D12, D13 ve D14’ün T3’ün 26 turlu sargılarını etkili bir şekilde izole ettiğine dikkat edin, sonuçta şimdilik herhangi bir rol oynamazlar.

T1 şimdi birincilinde yaklaşık 150V görüyor. Bu, ikincilde yaklaşık +-20V üretir. Schottky redresörleri bunu düzeltir, böylece L2, karşısında 20 V görür. Bu indüktör, T1’in birincil tarafına geri yansıtılan artan bir akım almaya başlayacaktır. Birincil akım, T3’ün 1 dönüşlü sargısından geçerek, iletken olan transistörün tabanına sekiz kat daha fazla akım akmaya zorlar.

Bu akım, R1 ve R3’te bir voltaj düşüşüne neden olur ve bu voltaj, T3’e geri yansıtılır. Bir süre sonra T3’ün ferrit çekirdeği doyacaktır ve bu, Q1’in temel tahrikinin keskin bir şekilde düşmesine neden olacaktır. Q1 iletimden çıkacak ve Q2 iletim yapmaya başlayacaktır. Şimdi T3’ün çekirdeğindeki akı azalır, sıfırı geçer ve diğer akış yönünde artar, ta ki çekirdek tekrar doyuncaya kadar, Q2’yi kapatır ve Q1’i açar. Bu sırada L2’deki akım artar ve filtre kondansatörleri şarj olur.

Güvenli başlatma için, T3’ün T1’in doyuma ulaşmasından önce tamamen doyması gerektiğine dikkat edin. Durum böyle olmasaydı, transistörler çok yüksek ve potansiyel olarak yıkıcı bir akım altında geçiş yapmak zorunda kalacaklardı. Herhangi bir nedenle tasarımımda değişiklik yaparsanız bunu aklınızda bulundurun.

40Amp SMPS

Trafonun yapımı için EA77-625 Trafosunun nüvesinden 4 adet kullanılmış kargas ise el yapımı sargılar ise bakır şeritlerden oluşuyor devre çok güçlü yapımı zor görünebilir maliyetide biraz fazla 🙂 fakat detaylı anlatım var (ingilizce)

13.8V 40Amp SMPS Devre şeması

Ayrıca derin bir araştırma yapınca bu devrenin orjinal anlatımına ve pcb dosyasına ulaştım tüm dosyalar ektedir

kaynaklar:
kaynak: http://ludens.cl/Electron/PS40/PS40.html
http://www.n4rpd.org/projects/40A-13.8VPS.htm
http://www.arrl.org/notes/1816/templates/13v40aps.pdf