Ana Sayfa
Antrak Gazetesi
Eski Sayılar
Antrak Ana Sayfası
Yorumlariniz ve Sorularınız için mail adresimiz.


İnternette İlk 
Türk Amatör Telsiz Gazetesi
GÜÇ KAYNAĞI YAPALIM IV
 

TA2p Tunç Gündoğdu
TA2P Tunç Gündoğdu
E-Mail: ta2p@antrak.org.tr
URL: http://www.antrak.org.tr/~ta2p
Ve bu kısımda, Güç Kaynağı imal etmeyi öğreneceğiz.
 

IV. LİNEER GÜÇ KAYNAĞI PROJELERİ

Bu kısımda, önceki üç kısımda geliştirilen prensipleri kullanan üç güç kaynağı projesi bulunmaktadır. Bu projelerdeki malzemeler piyasada çok rahatlıkla bulunabilmektedir.
 

+5 VOLT REGÜLELİ GÜÇ KAYNAĞI 
(+9,+12,+15'e dönüştürebilirsiniz)
İlk proje dijital devreleri beslemek için kullanılabilen bir regüleli +5 Volt güç kaynağı. Entegre devreleri test masasında denerken bu güç kaynağı ideal olmaktadır.

Ne lazım
Dijital entegre devreler, geniş bir yelpazede neredeyse her türlü amaç için imal edilmekteler. Bu kadar çeşitli olsalar da, geniş çoğunluğu %10 oranın regüleli, 5 Volt kaynak voltajına gereksinim duyarlar, ancak bazı daha karmaşık entegre devreler örneğin, mikroişlemciler için %5 regülasyon gerekir.

Regülasyon
Yük regülasyonunun oranı şöyle tanımlanır:

YükReg% = ( VNL - VL ) / VL x 100
Yükün yüksüz (NL) durumdan yüklü (L) duruma değişmesi ve yük voltajına bölünmesi ile oluşan yüzde ile ifade edilen, voltajdaki değişmedir. Bu, yükün akım gereksinimindeki ani değişimlere tepki olarak, çıkış voltajının ne kadar fazla değişeceğini gösteren bir ölçüdür. Yük regülasyon denklemi ile %5 regülasyonlu bir 5 Volt kaynağın çıkış voltajını doğrulayalım. Aşağıdaki hesaplarda, VV, yukarıdaki denklemdeki VNL - VL'dir:
±%5 = VV / 5 x 100
±0.05 = VV / 5
+VV = 5(+0.05) = +0.25
-VV = 5(-0.05) = -0.25
Böylece, ±%5 regülasyonla, 5Voltluk kaynak, akım gereksinimindeki ani yükseliş ve inişlerden bağımsız olarak 5.25 ile 4.75 volt arasında değişecektir. Bu regülasyon giriş voltaj değişimini de kapsamaktadır.

Yük Akımı
Dijital ICler için yük gereksinimi mantık devreleri için birkaç miliamperden, karmaşık ICler için birkaç yüz miliampere kadar değişmektedir. Güç anahtarlaması yapan cihazlar; ki bunlar motorları, kontaktörleri, lambaları, röleleri sürerler, sık sık 100mA veya daha fazla yük akımlarını kontrol ederler. Bu akım, mantık devresinin kendi iç devre akımına ek olarak gelir. Sonuçta, bir +5Vlık kaynak - en fazla 1A(1000mA) sağlayabilen - veya mümkün ise 1.5Alik (1500mA) bir akım, 10 adet IC ve bazı  güç devrelerinden oluşan küçük projeleri ve denemeleri başarabilmek için yeterli olabilmektedir.

Ripple
Ripple özellikleri giriş kondansatörü filitresi formülü (2. Kısım) ve girişteki ripple voltajı değişimlerini regülatörün karşılaması sebebi kullanılarak çıkartılır. Bu regülatör karakteristiğine ripple engellemesi denir.
Dijital mantık devreleri sistem tasarımlarında, kritik mantık seviyelerinde genellikle en az 200 milivoltluk bir gürültü marjına sahiptir. Her güç kaynağı ripple'ı bu tasarım marjındaki tolerans miktarını azaltır. Böylece eğer ripple voltajı, mantık seviyelerinin 20 milivolt değişmesine sebep olursa, gürültü marjını da %10 düşürmüş olur.
4700 uF'lık bir kapasitesi olan bir giriş filitre kondanstörü CF1, bir proje için seçilmiştir.1500mA'lık bir yükte, ripple voltajı:

Vr(rms)=2.4 x 1500/4700
Vr(rms)=0.76 veya 760 milivolttur.
Tasarımda 7805 regülatör kullanılacaktır. Onun ripple engelleme karakteristiği 60 desibeldir. Desibel, dB olarak kısaltılır, girişte belli bir voltaj olduğunda regülatörün çıkışında ortaya çıkan ripple voltajını ifade etmek içindir. Bu bağlantı (bir düşüş) şu şekilde gösterilir:
-60dB = 20 log10 V0/VIN
-3 = log10 V0/VIN
10-3 = V0/VIN
Anlamı, giriş voltajı VIN ne ise V0 çıkış ripple voltajı ondan 1000 kat daha az olacaktır. Giriş ripple voltajı 760 milivolt ise, regülatör çıkışında bu 0.76 milivolt olacaktır. Gürültü saviyesi göz önüne alındığında bu bir problem yaratmayacak kadar küçüktür.
Tüm güç kaynağının devre şeması Şekil 4-1 dedir.

Şekil 4-1 Regüleli +5Volt Güç Kaynağı Şeması

Korumalar
Tasarıma eklenmiş birkaç koruma mevcuttur:
1. Güç anahtarı S1, çift kontaklı anahtardır. Şebeke canlı ucunun dış bağlantı tarafına gelmesine çalışın. Böylece şebeke voltajını anahtar kapalı durumda iken izole edebilirsiniz.
2. Transformatör kısa devrelere karşı korunmak için bir giriş sigortası transformatörün primer uçlarından birisine seri olarak bağlanmıştır.
3. Bir LED gösterge, pilot ışığı olarak çıkış uçlarına bağlanmıştır ve aynı zamanda filitre kondansatörünün ne zaman deşarj olduğunu anlamaya yardımcı olacaktır.
4. Çıkıştaki bir seri sigorta bir çalışmanın "dumanlı olarak sonuçlanmasına" engel olmaya yardımcı olur.Tasarımdaki kullanım şeklini tanıtmak maksadıyla eklenmiştir. Gerçekte gerekli değildir, çünkü 7805 regülatörün akım limitleyicisi vardır. Kullanılan regülatörün kısa devre koruması yoksa, bu gibi bir deney güç kaynakları için sigorta kesinlikle gereklidir.
5. Bu güç kaynağı değişik yüklerle kullanılabildiğinden, normal kullanımda ters biaslı olması için girişten çıkışa bir diyot bağlanmıştır. Eğer çıkışa büyük bir kondansatör bağlanırsa, bu koruma sağlayacaktır. Giriş voltajı kesildiğinde, çıkıştaki büyük kondansatör girişteki kondansatörden daha yavaş deşarj olabilir. Bu, regülatörü ters biaslayabilir ve bozabilir. Diyot, deşarj akımı için "güvenli bir yol" sağlamaktadır.

Regülatör Seçimi
Bu +5V güç kaynağı projesinin gereksinimlere, sabit voltajlı 7805 entegre devre regülatörünün özellikleri uymaktadır. 5 Volt çıkış voltajı ve en fazla 1.5 Amper yük akımı, içindeki ısı kesicisi ve akım limitleme özelliği, test devrelerini çalıştırırken ek güvenlik sağlamak için özellikle kullanışlıdır.
7805 entegre devresi güç kaynağı akımı olarak 1 Amper ve belki en fazla 1.5 Amper akım verebileceğinden ve en düşük 8 Volt (8-5=3Volt) giriş gerektiğinden, en fazla yükte (3x1.5) en az 4.5 Wattlık ısı yayacaktır. Yüksek ısıdan etkilenmemesi için bir soğutucunun bulunması ve bağlı olması ve cihaz kutusunun da delikleri olması şarttır.

Transformatör ve doğrultucu seçimi
7805 entegre devre regülatörü giriş ve çıkışındaki en az voltaj farkı olarak 3 Volta gerek duyar. Böylece, 5 Voltluk bir çıkış için, regülatöre giriş en az 8 Volt olmalıdır. Transformatörün orta bağlantısı (OB) sekonderi 3Amperde 12.6 Volt verebilmektedir. İki diyotlu tam dalga doğrultucu şeması kullanılarak 3 Amperde 8.9 tepe  (6.3 x 1.414) voltajı sağlar. Doğrultucu diyotlarının ters tepe voltajı (PIV) (Ters voltaja dayanma) 17.8 volt ve regülatörün bacaklarına bağlı olan koruma diyotu 3A, 50V PIV olmalıdır. Ortadan bağlantılı 18V transformatör seçilirse, tepe voltajı arttırıldığından güç kaynağı sürekli 1.5A de çalışabilir.Ancak regülatörün güç dağılımını ve kutunun ısı limitlerini aşmaması için 7805 regülatörünün soğutucusu daha geniş olmalıdır.

Filitreler
Filitreleme ve toplam ripple voltajı daha önce 7805 regülatörü için açıklanmıştı. Yük tarafından gelebilecek yüksek frekanslı gürültüyü yok etmek için regülatörün çıkış uçları arasına küçük bir kondansatör (0.1uF) bağlanmıştır.

Montaj Detayları
Bu proje için gerekli parça listesi aşağıdadır:

Tablo 4-1. Regüleli +5V Güç Kaynağı Parça Listesi

Açıklama  Adet   Şemadaki adı
12.6V Transformatör 1 T1
Diyot, 3A,50VPIV, 1N5400  3 CR1-CR3
IC, 7805 Voltaj Regülatörü  1 U1
LED gösterge 1 CR4
Kondansatör, 4700uF, 35V elektrolitik  1 C1
Kondansatör, 0.1uF, 50V seramik 1 C2
Direnç, 220Ohm, 1/4Watt 1 R1
Soğutucu 1
Soğutucu bağlama malzemeleri 1
Isı yayıcı malzeme - Silikon 1
Çift kontaklı Çift pozisyonlu anahtar 1 S1
Baskılı Devre (7cm x 9.5cm) 1
Kutu (6 x 11 x 20) 1
Sigorta yuvası -  Şase tipi 2
1.5A cam sigorta 2
Fişli Elektrik Kablosu 1
Bağlantı uçları (siyah ve kırmızı) 2 TP1,TP2
Lastik ayak seti 1
Baskılı devre kutu yerleştirme ayakları 4
Isı ile daralan boru

Şekil 4-2 Regüleli +5V G.K. Baskılı Devre Elemanları Yerleşimi 
(Alttan görünüş)

Şekil 4.2 deki bağlantı şekline ve şekil 4-4deki fotografa göre devreyi baskılı devre üzerine monte edin. Şekil 4-2 baskılı devrenin alıtını göstermektedir. Malzemelerin bacaklarını baskılı devreye gösterilen yerlerden yerleştirin ve malzemelerin yerinde durması için baskılı devrenin arkasında gösterildiği gibi bacakları bükün. Bağlantıları yapmak için bacakların yanında ek teller veya izoleli kablolar kullanılmıştır.
Regülatör IC'yi monte ederken soğutucu ile IC arasına ısı transferi sağlayan malzemeden kullanın. (Piyasada beyaz renkte krem gibi olan (silikon) bir malzemedir)
kullanılmazsa soğutucu ile IC arasındaki ısı transferi yeterli olmayabilir. Bir vida ve izoleli somunu ile IC'yi yerine yerleştirin.Baskılı devre (delikli pertnax) deki deliklere regülatörün bacaklarını yerleştirin. Eleman bacaklarını kıvırın ve bacaklara olan bağlantıları hazırlayın ve sonra IC'yi çok fazla ısıtmadan bağlantıları hızlıca lehimleyin. Unutmayın, parlak lehim bağlantıları doğru bağlantılardır, delikli ve gri olanlar değil. IC'nin bacaklarındaki lehim IC'yi yerinde tutmak için pertnaxdaki kontaklara bağlayacaktır, ancak bacakların birbirine kısa devre olmamasından emin olun.
 

Kutu ve Montaj
Yandaki resimdeki gibi kutunun alt kapağını ayırın. Şekil 4-3'de gösterilen yerlerden kutu ayaklarının yerlerini ve kutu soğutucu deliklerini delin. 3mm olan delikler baskılı devre ve fransformatör içindir. Ön panel delikleri sigortalar, bağlantı uçları, gösterge ve güç anahtarı içindir. 1cm olan yan delik şebeke kablosu içindir.
Baskılı devre monte edilmeden önce, iki sekonder trafo ucunu baskılı devreden geçirin ve her ikisini de bir diyotun bacağına devrenin altında lehimleyin. Aynı şeyi orta bağlantı ucu için de yapın, ancak onu C1 kondansatörünün eksi ucuna lehimleyin. (Kondansatörü ters monte etmeyin, aksi halde patlayacaktır) Bir kırmızı kabloyu CR3 ve C2 nin birleştirildiği yerden 7805'in çıkış ucuna lehimeyin. Bu F2'ye pozitif çıkış voltaj ucudur. C1'in eksi ucuna siyah bir kablo lehimleyin. Bu TP2 terminalinine negatif çıkış voltaj ucudur. Bir başka siyah teli R1'e bağlayın. Bu tel LED'e bağlanacaktır. Baskılı devreyi vidalarla ve lastik ayakları ile kutuya vidalayın.

Şekil 4-3 +5V Güç Kaynağı için Kutu Yerleşimi

Montaj Sırası

1. Şekil 4-4'deki gibi transformatörü kutunun içine yerleştirip vidalayın.
2. Sigorta yuvalarını, bağlantı uçlarını, LED'i ve güç anahtarını ön panele Şekil 4-3 ve 4-4'deki gibi monte edin. bağlantı için gerekenler malzemelerin üzerindedir.
3. Şekil 4-3'de gösterildiği gibi baskılı devreyi plastik ayakları ile kutuya vidalarla bağlayın.
4. Şebeke hattı kablosunu yandaki delikten geçirip düğümleyin, kutu içinde yaklaşık 5cm kablo bırakın.
5. Güç anahtarının orta uçlarına trafonun primer uçlarını lehimleyin. Anahtarın yukarı pozisyonu güç kaynağının çalıştığını gösterir ve alt uçları orta uçlara bağlar.
6. Şebeke kablosunun bir ucu sigorta yuvası F1'e lehimleyin. Sigorta yuvasının diğer ucundan bir telle güç anahtarının alt ucundan birisine bağlayın. Şebeke kablosunun diğer kablosunu anahtarın diğer alt ucuna lehimleyin. Bir 1,5A sigortayı yuvasına yerleştirin.
7. Baskılı devredeki (eksi) siyah kabloyu siyah renkli kablo birleştiricisine TP2 lehimleyin, sonra kablo birleştiriciyi ön panele vidası ile sıkıştırın. Bu çıkış voltajının negatif ucudur.
8. Baskılı devreden çıkan pozifit kırmızı kabloyu F2 sigorta yuvasının bir ucuna lehimleyin.Bir 1,5A sigortayı yuvasına yerleştirin.
9. F2 sigorta yuvasına kırmızı bir tel bağlayarak TP1 kırmızı kablo birleştiricisinin ucuna bağlayın. Onu da kutuya sıkıştırın. Bu çıkış voltajının pozitif ucudur.
10. Siyah teli R1'den LED'in kısa ucuna lehimleyin.
11. Kırmızı bir teli kısa bir ısı ile daralan borudan geçirip, LED'in uzun ucundan TP1'e lehimleyin. LED bağlantısının üzerine doğru boruyu çekin. Isıtarak daraltın.
12. Şekil 4-1'deki devreye göre tüm bağlantıları tekrar kontrol edin. Hataları varsa düzeltin. Ohmmetre ile kısa devre olup olmadığını kontrol edin. (Eksi ucu siyaha bağlayıp, diğer bağlantıları kontrol edin.)
13 Kutunun kapağını kapatıp vidalayın. Lastik ayakları kutunun altına yapıştırın.
14. Çıkış uçlarına bir multimetre bağlayın ve fişi prize takın ve anahtarı açık duruma getirip güç kaynağını kullanmadan önce çıkış voltajını test edin. Açık devre çıış voltajı 5 Volt olmalı ve 1 Amper (5Ohm)lik rezistif bir yük bağlandığında %5'den fazla değişmemelidir.
Şekil 4-4 Montajı yapılmış +5V Güç Kaynağı




Önümüzdeki ay Regüleli ±12 Volt Güç Kaynağı yapacağız. Daha sonra ise ayarlı bir güç kaynağı...

Sevgisiz ve elektroniksiz kalmayın...