Araç İçin Laptop Güç Kaynağı Devresi – 12 V DC'den Laptop Besleme

[uydudoktoru]

​

Araç İçin Laptop Güç Kaynağı – 12 V'tan 19 V'a DC-DC Dönüştürücü​

Günümüzde dizüstü bilgisayarlar (notebook bilgisayarlar) giderek daha popüler hâle gelmektedir. Çantada kolayca taşınabilmeleri, iş seyahatlerinde kullanılmalarını kolaylaştırır. Ayrıca az yer kapladıkları için ev eğlence merkezi olarak da oldukça kullanışlıdırlar.

Ancak dizüstü bilgisayarların önemli bir dezavantajı vardır: Çoğu model 19 V DC gerilimle çalışır. Bu nedenle, araçların 12–14 V arasında değişen elektrik sistemlerinden doğrudan beslenemezler.

Bu durum, özellikle bilgisayarın batarya kapasitesinin aktif kullanımda iki saatten fazla dayanmadığı durumlarda önem kazanır. Gün boyunca elektrik kaynağının bulunmadığı bir yerde çalışmanız ve veri işlemeniz gerektiğini düşünün. Böyle bir durumda ne yapılabilir?

Bu yazıda, araç elektrik sisteminin gerilimini laptopun ihtiyaç duyduğu 19 V seviyesine yükselten ve bu gerilimi kararlı tutan, nispeten basit bir laptop güç kaynağı devresi (DC-DC dönüştürücü) açıklanmaktadır.

Devrenin Çalışma Prensibi
Adaptör, yüksek frekanslı anahtarlamalı bir DC-DC dönüştürücü olan LM3524 entegresi temel alınarak tasarlanmıştır. Entegrenin çıkış akımı yaklaşık 200 mA ile sınırlıdır. Bu devrede ise VT1 ve VT2 transistörlerinden oluşan güçlü anahtarlama katı sayesinde çıkış akımı 3,5–4 A seviyesine yükseltilmektedir.

Devreyi ayrıntılı olarak inceleyelim.

Araç elektrik sisteminden gelen gerilim, F1 sigortası ve düşük dirençli tel sarımlı R6 direnci üzerinden D1 entegresinin besleme ve çıkış devrelerine uygulanır. R6 direnci, ilk çalıştırma sırasında oluşan akım değişimlerinin etkisini azaltmaya ve aşırı yük korumasına katkıda bulunmaya yardımcı olur.

D1 entegresinin aşırı yük algılama işlevi, R6 üzerindeki gerilime bağlıdır. R6 üzerinden geçen yük akımı arttıkça bu direnç üzerindeki gerilim düşümü de artar. Bu gerilim, D1 entegresinin 4 ve 5 numaralı aşırı yük algılama girişlerine uygulanır.

D1 entegresinin iki çıkış transistörü paralel olarak bağlanmıştır. Bu transistörlerin emitör uçları 14 ve 11 numaralı pinlere, kolektör uçları ise 12 ve 13 numaralı pinlere karşılık gelir. Çıkış transistörlerinin kolektör devresinde R10 direnci bulunur.

R10 üzerinden elde edilen darbeler, VT1 ve VT2 transistörlerinden oluşan anahtarlama katına iletilir. VT1, ön sürücü transistörüdür. Çıkış anahtarı olarak ise düşük açık kanal direncine sahip güçlü bir MOSFET kullanılır.

MOSFET'in açık durumdaki kanal direnci düşük olduğundan, yüksek akım geçmesine rağmen üzerinde oluşan güç kaybı azaltılabilir. Kaynak metninde, ek güvenlik payı sağlamak amacıyla çıkış transistörünün eski tip 3 USTST televizyonlarda kullanılan yaklaşık 25 × 35 mm boyutlarında bir metal soğutucu plakaya monte edildiği belirtilmektedir.

Gerilimin Yükseltilmesi

Gerilim yükseltme işlemi L1 endüktörü üzerinden gerçekleştirilir. Anahtarlama sırasında endüktörde depolanan enerji, anahtarlama darbeleri kesildiğinde VD2 diyodu üzerinden çıkışa aktarılır.

VD2 Schottky diyodu darbeleri doğrultur. C11 kondansatörü üzerinde oluşan gerilim düzgünleştirilerek laptopun beslenmesinde kullanılabilecek DC gerilim elde edilir.

Çıkış Geriliminin Ayarlanması

Çıkış geriliminin kararlı tutulması için D1 entegresinin 1 ve 2 numaralı pinlerindeki karşılaştırıcı girişleri kullanılır.

• Pin 2: R1-R2 gerilim bölücüsü üzerinden entegre içindeki referans gerilimiyle ilişkilendirilir. Referans gerilimi, dahili regülatörün 16 numaralı çıkışından elde edilir.
• Pin 1: Güç kaynağının çıkış geriliminin R3–R4–R5 gerilim bölücüsü üzerinden alınan örnekleme gerilimini algılar.
• R4 trimpotu: Çıkış geriliminin ayarlanmasını sağlar.

Çıkış gerilimi, direnç bölücüsünün değerlerine bağlıdır ve R4 trimpotu ile yaklaşık 15–22 V aralığında ayarlanabilir. Daha hassas ve kararlı ayar yapabilmek için çok turlu bir trimpot kullanılması önerilir.

Bobin ve Diğer Bileşenlerle İlgili Bilgiler

• L1 bobini: Dış çapı 28 mm olan halka biçimli ferrit nüve üzerine sarılır. Toplam sarım sayısı 30 turdur.
• VD2 diyodu: En az 5 A sürekli ileri akım taşıyabilen bir Schottky diyot kullanılmalıdır.
• BUZ78 transistörü: Kaynak metninde BU278 olarak belirtilen transistörün yerine BUZ21L gibi benzer bir elemanın kullanılabileceği ifade edilmektedir. Ancak eşdeğer seçimi yapılırken tam parça kodu ve elektriksel özellikler doğrulanmalıdır.
• LM3524 entegresi: Lehimleme kolaylığı nedeniyle DIP kılıflı model tercih edilir. Alternatif olarak SG3524 kullanılabileceği belirtilmektedir.
• R6 direnci: En az 2 W gücünde tel sarımlı direnç olmalıdır.
• Kondansatörler: Kaynak metninde bütün kondansatörlerin 25 V'tan düşük gerilim değerine sahip olması gerektiği belirtilmiştir.

Önemli teknik not: 19 V çıkış hedeflenen bir devrede çıkış kondansatörlerinin gerilim dayanımı, çalışma sırasında oluşabilecek gerilim yükselmeleri de hesaba katılarak seçilmelidir. 25 V değeri bazı tasarımlarda yeterli pay bırakmayabilir; uygun gerilim sınıfı devrenin gerçek çalışma koşullarına göre belirlenmelidir.

Araç Elektrik Sistemine Bağlantı​

Devre araç elektrik sistemine bağlanırken kutuplara kesinlikle dikkat edilmelidir. Ters polarite, dönüştürücüye zarar verebilir.

Kaynak metninde, parazitleri azaltmak amacıyla bağlantının doğrudan akü terminallerinden yapılması önerilmektedir. Dönüştürücü devresinin bulunduğu metal kutunun da elektromanyetik parazitlere karşı ekranlanması tavsiye edilmektedir.

Güvenlik ve Kullanım Uyarıları

• Devreyi laptopa bağlamadan önce çıkış gerilimini multimetre ile ölçün ve doğru değere ayarlayın.
• Çıkış polaritesinin laptop adaptörünün polaritesiyle aynı olduğundan emin olun.
• MOSFET, diyot, bobin, kablo ve konnektörlerin taşıyabileceği akımı kontrol edin.
• Araç elektrik sisteminde oluşabilecek gerilim darbelerine karşı uygun giriş koruması kullanın.
• Devrenin sürekli 3,5–4 A sağlayabildiği varsayılmamalı; bu değer gerçek yük altında ve uygun soğutmayla doğrulanmalıdır.

Sonuç: Bu devre, araç aküsünden elde edilen 12–14 V DC gerilimi yaklaşık 19 V seviyesine yükseltmek amacıyla tasarlanmış bir anahtarlamalı güç kaynağıdır. Laptop adaptörü olarak kullanılmadan önce devre şeması, parça kodları, çıkış kararlılığı ve koruma işlevleri dikkatlice doğrulanmalıdır.