0 - 30V, 0 - 3A, demonte laboratuvar güç kaynağı testleri ve iyileştirmeler

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Bugün devrede opamp'leri daha düşük voltajda çalıştıracak değişiklikleri yaptım. Her üç opamp'in +Vcc bacaklarını doğrultucu çıkışından ayırdım. Sonra şuradaki şemada görüldüğü gibi tek transistörlü regülatörü devreye ekledim.

IMG_20220310_191411.jpg


IMG_20220310_192249.jpg


IMG_20220310_192436.jpg
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Sonra çıkışı maksimum voltaja ayarladım, akım sınırlamasını da maksimum yapıp çıkıştan 3 A çekmeye başladım. Bu şartlar altında çıkış voltajına osilopkop ile bakmaya başladım. Çıkışta herhangi bir ripple olmaması için AC giriş voltajının en az 31 VAC olması gerekiyor.

Giriş voltajı 31 VAC iken doğrultucu çıkışı 37.3 V, opamp besleme voltajları da 36.3 V değerinde. opamp'lerin hepsi burada MC34071 olduğu için sorunsuz çalışıyorlar şu anda. Çıkışta da 100 Hz ripple dan hiç iz yok.

Sonra şebekeye + %15 tolerans verdim ve 36 VAC uyguladım. Bu durumda doğrultucu çıkışı 44 V, opamp beslemesi ise 37.5 V oluyor. Gene güvenli sınırlar içerisindeyiz, çıkış voltajı da gene temiz.

Şu anda şebekeye - %15 tolerans versek, çıkış hemen bozulacak ve çıkışta 100 Hz lik doğrultucu ripple ini görmeye başlayacağız. O yüzden şebeke toleranslarını da hesaba katarsak, AC giriş voltajının MİNİMUM 31 VAC olacak şekilde bir trafo voltajı seçmemiz gerekecek. Mesela 37 VAC seçersek, - %15 toleransta girişte 31.45 VAC olur. + %15 toleransta ise girişte 42.55 VAC olur.

Şimdi girişe 42 VAC verdim. Regülatör çıkışı 51 V, opamp beslemeleri 38.8 V. Halen güvenli çalışma bölgesindeyiz.
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Yani özetle, ± %15 şebeke toleransı ile 30 V'a kadar temiz çıkış voltajı almak istiyorsak, kullanacağımız trafonun 37 VAC çıkış üretmesi gerekiyor. ± %10 için 35 VAC, %5 için 33 VAC olması gerekiyor. En olumsuz şartlarda girişte 31 VAC olmasını garantilememiz gerekiyor.

Bir diğer alternatif, daha yüksek kapasiteli filtre kondansatörü kullanmak. Bu durumda daha düşük trafo voltajları ile aynı sonucu elde edebiliriz. Ama onu şu anda deneme şansım yok, elimde sadece bir tane 63 V luk kondansatör var.
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
42 VAC giriş voltajı ile yaptığım testin kurulum şekli ve sonuç aşağıdaki gibi. 120 mm lik bir fan ile soğutma yapıyorum ve şu anda soğutucu ılık. Çıkış voltajı çok temiz.

IMG_20220310_202309.jpg


IMG_20220310_202327.jpg


a.png
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Ama şu konu önemli: Burada yaptığım test, olabilecek en olumsuz senaryo değil. Bu testte devredeki voltajlar yüksek, sadece onun yarattığı bir stres var. Olabilecek en olumsuz senaryo, mesela giriş voltajı 42 VAC iken, çıkış voltajını 1 V yaparsan ve bir de 3 A çekersen, işte bu, pass transistörü için tam bir işkence olur. Şu anda çıkışta 30.9 V alıp 3 A çekerken pass transistörü üzerinde harcanan güç 60 W gibi. Ama aynı şartlarda 1 V çıkışta 3 A çekseydim, pass transistöründe harcanan güç 150 W olacaktı!
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Şimdi de girişin 42 VAC olduğu ve çıkışta 30.9 V voltaj varken 3 A çekerken devredeki komponentlerin ısınma durumuna bakalım.

Opamp beslemelerini sağlayan tek transistörlü regülatörün zenerinin durumu. Sıcaklık biraz yüksekçe, ama bu değerde stabil olarak duruyor, daha fazla artmıyor. Uygun soğutma ile daha makul değerlere indirilebilir
FLIR0051.jpg


Köprü diyotlarda sıcaklık biraz yüksekçe, ama gene hava akışı sağlanarak sorunsuz çalıştırılabilir.
FLIR0052.jpg


Şönt direnç sıcaklığı yüksek görünse de taş direnç için bir sorun yaratacak bir değer değil.
FLIR0053.jpg


Devasa soğutucu metal olmasına rağmen ve fan ile de hava akışı yaratmama rağmen, pass transistörün sıcaklığı çok fazla. Bu şekilde uzun süre çalışmaz bu. Bozulur ve arkasındaki devreyi de imha eder. Ya hava akışını farklı bir şekilde yönlendirmek lazım veya iki paralel transistör kullanmak lazım.
FLIR0054.jpg


Görevi, devreye gelen güç kesildiğinde filtre kondansatörünü boşaltmak olan direnç adeta kaynıyor. Bu sıcaklık değeri hiç sağlıklı değil. Bu direncin ya değerinin yükseltilmesi yada gücünün artırılması gerekir.
FLIR0055.jpg
 

Ahmet

Kıdemli Üye
Katılım
31 Mayıs 2021
Mesajlar
2,597
Abi kesinlikle 1 paralel transistör daha istiyor devre bu değerlerde kullanmak için.
Deşarj direncini 100k 1/2 wat yaparsanız o direnç soba olmaz diye düşünüyorum.
Köprüyü 1n5408 yerine 6a10 gibi bir diyotla kurarsanız köprü tarafındaki ısıda epey düşecektir.
Bunlar benim sadece düşüncelerim:)
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
TO247 arkasından hava soğutma ile 30W yukarısını atmaz. Deneyimle sabittir, başa bela alırsınız. 20W geçilmemeli.

Şimdi fanı doğrudan transistörün üstüne üflettirdim, sıcaklık 70 ℃ lere indi. O zaman hem TO-3 olan bir transistör hem de en az iki tane paralel kullanmak lazım.
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Abi kesinlikle 1 paralel transistör daha istiyor devre bu değerlerde kullanmak için.
Deşarj direncini 100k 1/2 wat yaparsanız o direnç soba olmaz diye düşünüyorum.
Köprüyü 1n5408 yerine 6a10 gibi bir diyotla kurarsanız köprü tarafındaki ısıda epey düşecektir.
Bunlar benim sadece düşüncelerim:)

Aynen. Bunları da yapılacak iyileştirmeler listesine ekleyeceğim.
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Şu anda devrede tek sorun kaldı o da akım sınırlama ledinin rastgele yanması, birşey ifade etmemesi. Ona da fırsat bulunca bakacağım inşallah.
 

mehmetaliözdemir

Aktif Üye
Katılım
17 Nisan 2021
Mesajlar
406
TO247 arkasından hava soğutma ile 30W yukarısını atmaz. Deneyimle sabittir, başa bela alırsınız. 20W geçilmemeli.
öyle oluyor zaten. benim testlerime göre 50w üzerine çıkıldığında bağlı olduğu dev soğutucun önemi kalmıyor (2n3055 için). anında yanıyor. halbuki Total dissipation 100w. 2 paralel tansistörü bile yaktı. kaç defa denedim TO−204 - TO−247 falan dinlemiyor. bendekilerin alayı patates sanmıştım orjinalleride mi öyle yani?
 
Son düzenleme:

Gokrtl

Gökhan Kartal
Staff member
Katılım
27 Şubat 2019
Mesajlar
7,855
Görevi, devreye gelen güç kesildiğinde filtre kondansatörünü boşaltmak olan direnç adeta kaynıyor. Bu sıcaklık değeri hiç sağlıklı değil. Bu direncin ya değerinin yükseltilmesi yada gücünün artırılması gerekir.
2w 2.2K olan direnç mi abi?
Eğer öyleyse özdisandan sipariş verirken onunda yüksek watt'lısını alayım. Hatta değeri değişmesi gerekiyorsa ona göre alayım.
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
2w 2.2K olan direnç mi abi?
Eğer öyleyse özdisandan sipariş verirken onunda yüksek watt'lısını alayım. Hatta değeri değişmesi gerekiyorsa ona göre alayım.

O direnç orijinal devrede 1 W. Eğer 2 W olsaydı gücü uygun olurdu.
 

Gokrtl

Gökhan Kartal
Staff member
Katılım
27 Şubat 2019
Mesajlar
7,855

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Ben o zaman yanlışlıkla 2w alıp takmışım :katil2:
Eve gidince bir daha bakayım. İkilemde kaldım şimdi.

En kötü şartlarda, yani trafo voltajı 42 VAC olduğu zaman doğrultucu çıkışı 51 V oluyor. Buradan güç:

[math]P = \frac{51^2}{2.2\times10^3} = 1.12\ W[/math]
Yani 2 W lık direnç geniş bir marj ile çalışır.
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Akım sınırlama LED sini rastgele yanması sorununa baktım bugün. Sorunun kaynağı, bu LED'i yakan transistörün çalışma noktasının doğrultucu çıkış voltajına göre ayarlı olması. Biz opamp'leri artık ayrı (voltajı sınırlandırılmış) bir besleme kaynağından beslediğimiz için, bu transistörün de bağlantısının buna göre olması lazım.

Yani Q3 emiteri ve R19 artık opampleri besleyen kaynağa bağlı olmalı

1647778757567.png
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Bu değişikliği kart üzerinde yaptım ve denedim. Şimdi akım sınırlama LED'si kendine geldi.

IMG_20220320_145121.jpg


IMG_20220320_145645.jpg
 

Gokrtl

Gökhan Kartal
Staff member
Katılım
27 Şubat 2019
Mesajlar
7,855
Bu kadar kolay mıymış yav :D
 

taydin

Timur Aydın
Staff member
Katılım
24 Şubat 2018
Mesajlar
13,798
Şimdiye kadar yaptığımız iyileştirmelerle artık bu güç kaynağı devresinden 30 V alabiliyor. Ayrıca şebeke voltajındaki pozitif değişimlerde de büyük bir güvenlik marjımız var.

Ama 3 A akım çekme konusu hala sıkıntılı. Kısa süreli olarak 3 A in de üzerinde akım çekebiliyorken, özellikle düşük çıkış voltajında sürekli olarak 3 A akım çekmek eninde sonunda pass transistörünün termal çöküşüne sebep olacaktır. O yüzden bundan sonraki iyileştirme, iki tane pass transistörünü paralel bağlamak. Onun dışında, transistörün monte edildiği soğutucu, sürekli olarak 3 A çekildiği durumda gereken miktarda ısıyı uzaklaştırmayabilir. Bunu çözmek için, transistöron ön yüzüne basan daha küçük boyutlu bir soğutucu daha yerleştirmeyi deneyeceğim. Yeterli bir hava akışı ile beraber bunun artık her voltajda 3 A alabilmemizi sağlaması lazım.
 

Gokrtl

Gökhan Kartal
Staff member
Katılım
27 Şubat 2019
Mesajlar
7,855
Şimdiye kadar yaptığımız iyileştirmelerle artık bu güç kaynağı devresinden 30 V alabiliyor. Ayrıca şebeke voltajındaki pozitif değişimlerde de büyük bir güvenlik marjımız var.

Ama 3 A akım çekme konusu hala sıkıntılı. Kısa süreli olarak 3 A in de üzerinde akım çekebiliyorken, özellikle düşük çıkış voltajında sürekli olarak 3 A akım çekmek eninde sonunda pass transistörünün termal çöküşüne sebep olacaktır. O yüzden bundan sonraki iyileştirme, iki tane pass transistörünü paralel bağlamak. Onun dışında, transistörün monte edildiği soğutucu, sürekli olarak 3 A çekildiği durumda gereken miktarda ısıyı uzaklaştırmayabilir. Bunu çözmek için, transistöron ön yüzüne basan daha küçük boyutlu bir soğutucu daha yerleştirmeyi deneyeceğim. Yeterli bir hava akışı ile beraber bunun artık her voltajda 3 A alabilmemizi sağlaması lazım.
Ben 2 Transistör ile 5A planlıyorum, Sen 2 transistörle 3A almana rağmen ön tarafınada soğutucu koyayım diyorsun.
O zaman benim 2 transistörü 3 yada 4'e çıkarmalı mıyım?
 
Top