13.8v 250W PC Powersupply Modifiye

13.8V 250W PC power supply modifiye devresi. Bu proje, eski tip PC güç kaynağı trafoları ve manyetik elemanları kullanılarak hazırlanan 13.8V çıkışlı yüksek güçlü bir SMPS uygulamasıdır. Devrenin kontrol katında SG3525 PWM kontrol entegresi, primer anahtarlama katında ise iki adet IRF730 MOSFET kullanılmıştır. Çıkış tarafında klasik hızlı diyot doğrultma yerine IRFZ44N MOSFET’lerle kurulan senkron doğrultma yapısı tercih edilmiştir.

Bu, özellikle yüksek akımda iletim kayıplarını azaltmak ve verimi yükseltmek açısından dikkat çekicidir.

Yapının önemli farkı, hazır bir ATX kartını küçük değişikliklerle kullanmaktan ziyade; PC güç kaynağından sökülen trafo, bobin ve manyetik elemanların yeni bir kontrol yapısı ile tekrar değerlendirilmesidir.

Bu nedenle proje sadece bir modifiye değil, aynı zamanda yeniden tasarlanmış bir SMPS uygulaması olarak düşünülmelidir.

Devrenin ana blokları nasıl çalışıyor?

Şebeke girişinde önce EMI filtresi, sigorta ve NTC akım sınırlama bölümü yer alır.

Ardından köprü doğrultucu ve seri bağlı büyük elektrolitik kondansatörlerle primer DC hat elde edilir.

Bu bölümde oluşan gerilim seviyesi doğrudan şebeke ile ilişkili olduğu için primer tarafta yapılan her işlem yüksek risk taşır.

Kontrol tarafında SG3525 PWM kontrol entegresi osilatör, hata yükselteci, referans üretimi, yumuşak başlatma ve iki fazlı sürüş sinyallerini üretir.

Bu yapı, SG3525 tabanlı klasik SMPS mantığını temel alır. Aynı ailedeki benzer uygulamaları görmek isteyenler SG3525 ile kurulan SMPS devrelerine de bakabilir.

Primer sürme tarafında SG3525 çıkışları doğrudan büyük güç MOSFET’lerine bağlanmaz.

Bunun yerine Tr4 sürücü trafosu kullanılır. Bu trafo üzerinden iki adet IRF730 MOSFET’in kapıları karşı fazlı olarak sürülür.

Güç trafosu Tr3 primerinde enerji aktarımı gerçekleştikçe sekonder tarafta yüksek akım üretilebilecek bir yapı oluşur.

Neden sürücü trafo yeniden sarılıyor?

Bu projedeki en kritik noktalardan biri sürücü trafosudur.

Eski ATX güç kaynaklarında BJT tabanlı sürme yapısına uygun sarılmış sürücü trafoları bulunabilir.

MOSFET kullanıldığında ise gate sürme geriliminin yeterli seviyeye çıkması gerekir.

Burada amaç IRF730 MOSFET kapısında yaklaşık 10V civarında uygun sürme seviyesi oluşturmaktır.

Bu nedenle Tr4 sürücü trafosunun sekonder sargıları yeniden düzenlenir.

Orijinal yapıdaki düşük gate sürme seviyeleri MOSFET için yetersiz kalabildiğinden, yeni sarım ile daha sağlıklı açma-kapama elde edilir.

Güç elektroniğinde trafo ve sarım konusu bu tip projelerde belirleyici olduğu için, benzer bir dönüşüm mantığını incelemek isteyenler ATX PSU tabanlı başka bir SMPS modifiye örneğine de göz atabilir.

Senkron doğrultma bölümü neden önemli?

Klasik SMPS devrelerinde sekonder tarafta genellikle hızlı toparlanmalı diyotlar veya Schottky diyotlar kullanılır.

Bu projede ise sekonder doğrultma bölümünde iki adet IRFZ44N MOSFET kullanılmıştır.

Böylece yüksek akım altında diyot düşümünden kaynaklanan kayıplar azaltılır. Yardımcı serbest dolaşım yolu için D3 Schottky diyotu da devrede yer alır.

Bu yapı, özellikle 13.8V gibi düşük çıkış geriliminde yüksek akım üretirken önem kazanır.

Çıkış voltajı düşük olduğunda, doğrultma elemanları üzerindeki her kayıp verimi doğrudan etkiler.

MOSFET tabanlı senkron doğrultma ile bu kayıplar düşürüldüğü için sistemin toplam verimi yükselir.

Kontrol katı ve koruma yapısı

SG3525 kontrol entegresi çıkış gerilimini referans gerilim ile karşılaştırarak darbe genişliğini ayarlar.

Yük arttığında darbe genişliği büyür, yük azaldığında darbe genişliği daralır. Böylece çıkışın 13.8V civarında tutulması hedeflenir.

Osilatör frekansı zamanlama elemanları ile belirlenir, ölü zaman ise aynı anda iki primer MOSFET’in iletime girmesini önler.

Devrede aşırı akım ve aşırı gerilim izleme işlevleri de bulunur.

Tr2 akım algılama amacıyla kullanılır ve elde edilen bilgi SG3525’in koruma hattına taşınır.

Ayarlanan sınır aşıldığında kontrol katı darbe üretimini keserek devreyi korumaya alır.

Benzer yüksek gerilimli denemelerde başlangıç aşamasında seri akkor lamba ile koruma kullanmak oldukça faydalıdır.

Bu konuda SMPS test için lambalı koruma yaklaşımı pratik bir yardımcı olur.

Trafolar, bobinler ve mekanik yerleşim

Projede kullanılan Tr2, Tr3 ve Tr4 elemanları standart bir parça listesi gibi düşünülmemelidir.

Bunlar çoğu durumda PC güç kaynağından sökülmüş çekirdekler ve sargılar üzerinden elde edilir.

Bu yüzden sadece çekirdek tipi değil; sarım yönü, uç fazlaması, tur sayısı, tel kalınlığı ve katman düzeni de önemlidir.

Trafo uçları doğru eşleştirilmezse devre ya hiç başlamaz ya da primer MOSFET’ler kısa sürede zarar görebilir.

Yerleşim tarafında yüksek akım taşıyan yolların kısa ve kalın tutulması gerekir.

Primer ve sekonder toprak dönüşleri rastgele birleştirilmemeli, kontrol katı gürültüden olabildiğince uzak tutulmalıdır.

Özellikle senkron doğrultma ve çıkış filtresi bölümünde bakır yolların direnci doğrudan ısınmaya ve verime etki eder.

Deneme ve ilk çalıştırma sırası

Bu tip bir devreyi doğrudan 230V ile çalıştırmak doğru bir başlangıç yöntemi değildir.

Aşamalı test hem güvenlik hem de malzeme kaybını azaltmak açısından çok önemlidir.

Önce PWM katı ve gate sürüşü doğrulanmalı, sonra düşük gerilimli izole besleme ile güç katı kontrol edilmeli, en son tam şebeke gerilimine geçilmelidir.

İlk testlerde otomobil lambası gibi görsel yükler kullanmak pratik olur.

Osiloskop ile gate dalga şekilleri, primer anahtarlama ve sekonder doğrultma davranışı doğrulanmadan tam yük denemesine geçilmemelidir.

Soğutma ve pratik kullanım notları

250W sınıfında çalışan bir yapıda soğutma ihmal edilmemelidir.

Primer taraftaki IRF730 MOSFET’ler izole şekilde soğutucuya bağlanmalı, sekonder taraftaki IRFZ44N MOSFET’ler ile serbest dolaşım diyodu ise uygun ortak soğutucu üzerinde değerlendirilebilir.

Kasa ile soğutucu arasında istenmeyen elektriksel temas olmamasına dikkat edilmelidir.

Düşük akımda doğal hava dolaşımı yeterli olabilir, ancak sürekli yüksek akım bekleniyorsa küçük bir fan ciddi rahatlık sağlar.

Özellikle 10A üzeri sürekli kullanımda sıcaklık takibi yapılmadan uzun süreli çalıştırma önerilmez.

Dikkat edilmesi gerekenler

Dikkat: Devre doğrudan şebeke gerilimi ile çalışır.

Primer tarafta doğrultma sonrası çok yüksek DC gerilim bulunur.

Kondansatörler enerji kesildikten sonra da bir süre tehlikeli seviyede dolu kalabilir.

Dikkat: Elektrolitik kondansatörlerin kutupları ters bağlanırsa ciddi hasar ve patlama riski oluşur. İlk çalıştırmalarda koruyucu gözlük kullanmak ve ölçümleri dikkatli yapmak gerekir.

Dikkat: Trafo uçları, sargı yönleri ve gate sürüş fazları kesin olarak kontrol edilmeden tam şebeke gerilimi uygulanmamalıdır. Özellikle iki primer MOSFET’in aynı anda iletime girmesi kart yollarını ve transistörleri anında tahrip edebilir.

13.8V 250W PC power supply modifiye projesi, hazır ATX trafolarını değerlendiren ama kontrol ve güç katında ciddi yeniden düzenleme gerektiren güçlü bir SMPS çalışmasıdır.

SG3525 PWM kontrolü, IRF730 ile primer anahtarlama ve IRFZ44N ile senkron doğrultma birleştiğinde verimli ve yüksek akımlı bir 13.8V çıkış elde etmek mümkündür.

Ancak bu devre, sıradan bir başlangıç projesi değildir.

Trafo sarımı, osiloskopla kontrol, kademeli test ve yüksek voltaj güvenliği bu çalışmanın ayrılmaz parçalarıdır.