Laboratuvar güç kaynağı

[guclusat]

Devrenin çalışma prensibinin açıklamaları: Güç açıldığında, 20.000 μF kondansatör kapasitesi şarj edilir. Kondansatör şarj olduktan sonra, LM324N LM324N işletim amplifikatörü COMPAR4 tetiklenene kadar çıkış voltajı yükselmeye başlayacaktır. 10 bacağındaki voltaj 9 ayak üzerindeki voltajı geçer geçmez, karşılaştırıcı geçiş yapacak ve LED'den geçen akımı VT3 transistörünü açmaya başlayacaktır. VT1 transistörünün yayıcısa üzerindeki voltaj belirtilen değere düşecektir. 9 ayak üzerindeki voltaj 10'dan fazla olursa, karşılaştırıcı geri döner ve VT1 yayıcıdaki voltaj yükselmeye başlar. Karşılaştırıcının çalışması, 4.7'deki ayar direnci tarafından Ohm'a maruz kalan 9 bacak üzerindeki voltajla belirlenir.

Benzer şekilde, ayarı 1 kOh'daki bir ayar direnci tarafından yapılan mevcut kontrol kanalı çalışır.

Kanaldaki iki güç transistörü yerine, bir tane yaptım, çünkü 5 amper için bir CT827A yeterli olacak.

LM7808 ve LM7815 lineer voltaj regülatörleri olarak kullanılır. LM7815, doğrultucu köprüden hemen sonra doğrudan elektrolitik kapasitörden, LM7808 stabilizatör ise LM7815 ile güçlendirildi.

LM324N operasyonel amplifikatör, mağazadaki minimum aktüasyon akımının 40 mA olduğu şekilde bana satıldı, lazer gravürlü bu tip bir operasyonel amplifikatör aramak zorunda kaldım, ancak bundan sonra her şey beklendiği gibi düzenlenmeye başladı. Ve çantası kullanılan UPS kontrol kurulundan ikinci operasyonel amplifikatörü çıkardım.

Şant olarak, 5W'ta birbirine paralel olarak iki adet 0.1 Ohm seramik direnç kullandım.

Güç kaynağındaki voltaj ve akım hakkında görsel olarak bilgi edinmek için, Atiny13A denetleyicisine ve Nokia 1200 cep telefonundan ekrana dayalı bir ampervoltmeter yapılmasına karar verildi, çünkü etrafta bir sürü telefon vardı.

Güç kaynağı için Voltmetre + ammetre + wattmetre


Programlama denetleyicileri için internette bulunan en basit programlayıcı yazılımı yüklemek için

 

[guclusat]

Opamp kontrolü ile güç kaynakları​

0-25 V (ELO güç kaynağı no.2)​

Teknik Analiz: 0-25V / 5A Ayarlı Güç Kaynağı​

Bu devre, klasik lineer regülatör mimarisini modern kontrol katmanlarıyla birleştiriyor. Özellikle yüksek akım kapasitesi (5A) ve hassas ayar imkanıyla dikkat çekiyor.

1. Temel Bileşenler ve Görevleri​

• Kontrol Merkezi (LM324): Devredeki dörtlü op-amp'in üçü aktif olarak kullanılıyor:
  • B Bölümü (U-Regler): Voltaj regülasyonunu sağlar. Çıkış voltajını (Uist) referans voltajıyla (Usoll) karşılaştırarak kontrol eder.
  • A Bölümü (I-Regler): Akım sınırlama (Constant Current) katıdır. Şönt direnci (R_s) üzerindeki gerilim düşümünü izleyerek aşırı akımı önler.
  • C Bölümü: Akım sınırlama devreye girdiğinde LED1'i yakarak kullanıcıyı uyaran karşılaştırıcıdır.
• Güç Katı (Darlington Yapısı): Q1, Q2 ve Q3 transistörleri üçlü bir Darlington konfigürasyonu oluşturur. Bu, çok küçük bir beyz akımıyla 5 Amper gibi yüksek çıkış akımlarını sürmeyi sağlar.
  • Q3 (2N3771): Ana güç transistörüdür (150W kapasiteli, oldukça dayanıklı bir model).

2. Öne Çıkan Özellikler​

• Hassas Referans: ZD2 (ZTK6.8) zener diyodu ve Op-amp D bölümü, devrenin geri kalanı için kararlı bir referans voltajı üretir.
• Akım Algılama: 0.1 Ohm 5W değerindeki R_s direnci, çıkış akımını yüksek hassasiyetle voltaja çevirerek kontrol katına bildirir.
• Kısa Devre Koruması: Akım sınırlama (I-Regler) sayesinde çıkış kısa devre olsa bile devre kendini korumaya alır.

3. Teknik Değerler Özeti​

Parametre	Değer
Giriş Voltajı	+30V DC (Max 35V)
Çıkış Voltajı	0 \dots 25V (Ayarlı)
Maksimum Akım	~ 5A (Transistör soğutmasına bağlı)
Sigorta Koruması	6.3A (Çıkışta)

Forum İçin Notlar ve İpuçları​

1. Soğutma Kritik: Q3 (2N3771) transistörü tam yük altında ciddi ısı üretecektir. Mutlaka büyük bir soğutucu ve mümkünse fan kullanılmalı.
2. Transistör Seçimi: 2N3771 yerine benzer güçte TO-3 kılıflı başka transistörler de kullanılabilir, ancak SOA (Güvenli Çalışma Alanı) değerlerine dikkat edilmeli.
3. Kalibrasyon: VR4 (Umax) ile maksimum voltaj sınırı, VR3 (Imax) ile maksimum akım sınırı set edilebilir.

Not: Şemadaki "NOT TESTED" ibaresine dikkat; montaj sonrası ilk çalıştırmayı düşük voltajlı bir girişle ve seri lamba korumasıyla yapmakta fayda var.

 

[guclusat]

UI denetleyicisi 0-20 V (Funkschau 1973)​

Teknik Analiz: 0-20V / 2A Vintage Laboratuvar Güç Kaynağı​

Bu devre, lineer güç kaynağı tasarımının tarihsel gelişimini gösteren, eğitim değeri yüksek bir şemadır. Modern sistemlere göre daha karmaşık bir besleme yapısı (simetrik besleme) gerektirir.

1. Devre Mimarisi ve Farklılıklar​

• Çift Kaynak Beslemesi: Önceki devreden farklı olarak, op-ampların (IC1 ve IC2) stabil çalışması için +12V ve -12V simetrik beslemeye ihtiyaç duyar. Ayrıca +6,2V ve -6,2V referans voltajları kullanılır.
• Kaba ve Hassas Ayar (Coarse/Fine):
  • Voltaj için VR3 (Ufein) ve VR4 (Ugrob) potansiyometreleri kullanılarak çok daha hassas çıkış ayarı yapılabilir.
  • Aynı hassasiyet akım sınırlama için VR1 (Igrob) ve VR2 (Ifein) üzerinden de sağlanmıştır.
• Güç Katı: Çıkışta paralel bağlı veya Darlington yapısında kullanılan 2N3055 transistörleri (Q3, Q4) yer alır. Bu transistörler dönemin en ikonik ve sağlam güç bileşenleridir.

2. Kritik Bileşenler​

• R25/26 (10 Ohm / 50W): Bu dirençler, transistörlerin üzerindeki yükü paylaşarak toplam kayıp gücü (Verlustleistung) azaltmak için eklenmiştir. Şemadaki nota göre, bu dirençler sayesinde transistörlerin üzerindeki ısı yükü önemli ölçüde düşürülür.
• D10 (BYX38): Güç transistörlerini ters gerilimlere karşı koruyan kritik bir diyottur.

3. Tasarımın Dezavantajları (Şemadaki Eleştiriler)​

Şemanın sağ alt köşesinde belirtilen orijinal notlar, dürüst bir mühendislik yaklaşımı sunuyor:

• R8 (Pozitif Geri Besleme): Alışılmışın dışında bir kullanım olduğu belirtilmiş.
• Yüksek İç Direnç: R25/26 dirençleri güç kaybını azaltsa da devrenin iç direncini artırır.
• C6 Kapasitesi: 100uF çıkış kondansatörünün çok büyük olduğu, bunun da ani yük değişimlerinde tepki süresini etkileyebileceği not düşülmüş.

Forum Paylaşımı İçin Özet Tablo​

Özellik	Değer / Detay
Kaynak	Funkschau 1973, Heft 12 (Jürg Kögel)
Çıkış Aralığı	0...20V 0 ...2A
Kontrolcü	2x RC741C (Raytheon)
Güç Transistörleri	2x 2N3055 ($15A/60V/115W$)
Ayarlar	Voltaj ve Akım için ayrı ayrı Kaba/Hassas ayar imkanı

 

[guclusat]

UI denetleyicisi 0-30 V (ELV 1997)​

Teknik Analiz: 0-30V / 2A Hassas Laboratuvar Güç Kaynağı (ELV Tasarımı)​

Bu devre, önceki paylaştığımız basit tasarımların aksine, dijital gösterge entegrasyonu ve gelişmiş hata payı hesaplamalarıyla öne çıkıyor.

1. Öne Çıkan Teknik Detaylar​

• Modern Kontrol Katı (LM358): Devrede düşük güç tüketimli ve stabil LM358 op-ampları tercih edilmiş. Bu op-amplar hem voltaj (U-Regler) hem de akım (I-Regler) kontrolünü yönetir.
• TIP142 Darlington Çıkış Katı: Çıkışta kullanılan TIP142, yüksek kazançlı bir Darlington transistördür. Şemada Q1 ve Q2 olarak paralel veya destekleyici yapıda kullanılarak 2 Amperlik çıkışın çok daha kararlı olması sağlanmıştır.
• Termal Koruma (SAA965): Devreye bir sıcaklık sensörü (SAA965) eklenmiş. $R00$ potu ile ayarlanan eşik değerine göre, transistörler aşırı ısındığında sistem müdahale edebilir.

2. Ölçüm Hassasiyeti ve "Shunt" Analizi​

Şemanın sağ alt kısmındaki matematiksel formüller, bu devrenin "hassas" olarak nitelendirilme sebebidir. Dijital ampermetrede (1999 display) görünen değerin gerçek akımla (I_a) olan ilişkisi; beyz akımı (I_be), referans akımları (I_vr47) ve sızıntı akımları hesaplanarak minimize edilmiştir.

• Şönt Direnci: 0,25 Ohm (4 1 Ohm / 1Wparalel bağlanarak elde edilmiş). Bu yöntem hem direnç toleransını düşürür hem de ısı dağılımını iyileştirir.

3. Besleme Rayları​

Devre tam stabilizasyon için üç farklı voltaj hattı kullanır:

• +34V: Ana güç girişi.
• +5V: Kontrol devreleri ve dijital gösterge için stabil besleme.
• -5V: Op-ampların "sıfır" noktasına daha yakın ve hızlı tepki vermesini sağlayan negatif besleme.

Forum İçin Karşılaştırma Tablosu​

Özellik	nt4-1 / nt4-2	nt4-3 (Bu Devre)
Hassasiyet	Standart	Çok Yüksek (Hata payları hesaplanmış)
Gösterge	Analog (Opsiyonel)	Dijital Panel Metre Uyumlu
Koruma	Akım Sınırlama	Akım Sınırlama + Termal Koruma
Transistör	2N3055 / 2N3771	TIP142 (Modern Darlington)

Montaj ve Forum Notları​

• Transistör Montajı: Şemada belirtildiği gibi R00 (sıcaklık sensörü) mutlaka Q1/Q2 soğutucu bloğuna termal macun ile monte edilmelidir.
• L01 ve L02 Bobinleri: Çıkış hattındaki parazitleri engellemek için eklenen bu 10mH bobinler, yüksek frekanslı gürültülerin hassas cihazlara zarar vermesini önler.
• Ayarlar: VR39 (Umax) ile 30V sınırı, VR34 (Imax) ile 2A sınırı kalibre edilmelidir.

Admin Notu: Eğer profesyonel bir güç kaynağı yapmak istiyorsanız, ELV'nin bu tasarımı en doğru tercihlerden biri olacaktır. Hem devre şeması çok temiz hem de kullanılan komponentler günümüzde hala kolayca bulunabilir durumda.

 

[guclusat]

UI denetleyicisi 0-30 V (ELV 2010)​

Teknik Analiz: 0-30V / 2A Gelişmiş Güç Kaynağı (2010 Revizyonu)​

Bu tasarım, klasik "ELV Laboratuvar Güç Kaynağı" mimarisinin modern dokunuşlarla optimize edilmiş halidir. Önceki versiyonlardaki LM358 yerine, burada dörtlü op-amp olan LM324 tüm kontrol görevlerini (Voltaj, Akım, Termal Kontrol) tek başına üstleniyor.

1. Dikkat Çeken Yenilikler ve Farklar​

• LM324 Entegrasyonu:Dörtlü op-amp kullanımı sayesinde devre kartı yerleşimi daha verimli hale getirilmiş.
  
  • A Bölümü: Sıcaklık kontrolü (Termostat).
  • B Bölümü: Voltaj regülasyonu (U-Regler).
  • C Bölümü: Akım regülasyonu (I-Regler).
• Optimize Şönt Grubu: R12 - R17 arasındaki 6 adet 1 Ohm 1W direnç paralel bağlanarak toplamda 0,167 Ohm değerinde çok düşük toleranslı ve yüksek ısı dayanımlı bir şönt elde edilmiş. Bu, yüksek akımlarda ısınmadan kaynaklanan ölçüm sapmalarını minimize eder.
• Daha Hassas Akım Analizi: Şemadaki denklemlere göre, dijital gösterge hatalarını önlemek için sızıntı akımları (I_be, I_vr28, I_r24) daha detaylı hesaplanmış. Maksimum hata payı 0,300mA gibi çok düşük bir seviyeye çekilmiş.

2. Kritik Bileşenler ve Görevleri​

• TIP142 (Q2, Q3): Darlington güç transistörleri. Bu versiyonda iki adet paralel kullanılarak yük paylaşımı yapılmış, bu da termal kararlılığı artırır.
• SAA965 (R35): Sıcaklık sensörü. Q2/Q3 soğutucusuna monte edilir. Eğer soğutucu aşırı ısınırsa, op-amp (A bölümü) üzerinden koruma devreye girer.
• BAT43 (D17): Hızlı tepki veren bir Schottky diyot kullanarak kontrol katları arasındaki geçişlerin daha yumuşak olması sağlanmış.

Teknik Özellikler Özeti​

Parametre	Değer / Detay
Giriş Gerilimi	+34V DC
Çıkış Aralığı	0 ...30V / 0 ... 2A
Kontrol Birimi	LM324 (Low Power Quad Op-Amp)
Soğutma Koruması	SAA965 Sensörlü Termal Kesici
Hassasiyet	333mV / 2A Şönt çıkış oranı

Tavsiyeler​

1. Hangi Devreyi Yapmalı? Eğer elinde LM324 varsa ve en güncel tasarımı istiyorsan bu şema en mantıklısıdır. Parça listesi daha moderndir.
2. Besleme Gereksinimi: Devre yine +5V, -5V ve ana +34V beslemesine ihtiyaç duyar. Trafo seçiminde bu yardımcı voltaj çıkışlarının olmasına dikkat edilmeli.
3. Hata Payı: Şemadaki I_sh hesaplamaları, dijital ampermetrede sıfır kalibrasyonu yaparken çok işine yarayacaktır.

Özet: Bu tasarım, serideki "olgunlaşmış" son noktadır. Hem güvenlik (termal koruma) hem de hassasiyet açısından üst düzey bir DIY projesidir.

 

[guclusat]

UI denetleyici prensibi 0-30 V, 10 A (ELV 2005)​

Teknik Analiz: 0-30V / 0-10A Yüksek Güçlü Laboratuvar Kaynağı​

Bu şema, bir önceki 2A'lik modellerin temel prensiplerini korurken, yüksek akımı yönetebilmek için ciddi modifikasyonlar içeriyor. Özellikle akım yollarındaki hata paylarını hesaplamak bu devrede hayati önem taşıyor.

1. Güç Katı: 7x TIP142 Gücü​

• Transistör Sayısı: Şemada not düşüldüğü üzere, Q1 aslında 7 adet TIP142 Darlington transistörün paralel bağlanmasından oluşuyor. Bu, 10 Amperlik akımı transistörler arasında bölüştürerek ısınmayı yönetilebilir seviyeye çeker.
• SQ1 & SQ2 Akım Kaynakları:
  • SQ1 (8mA): Q1 transistörleri için baz akımını I_{sq1}) sağlar.
  • SQ2 (2mA): Gerilim regülasyonunun 0 Volt'tan itibaren kararlı başlamasını garanti eder (I_{sq2}).

2. Akım Ölçüm Hassasiyeti ve Hata Analizi​

10A gibi yüksek bir seviyede, şönt direnci üzerindeki çok küçük akımlar bile dijital panelde yanlış okumalara sebep olabilir. Şemada bu durum renkli oklarla detaylandırılmış:

• Şönt Direnci (R_{sh}): 0,05 Ohm olarak seçilmiş. Bu direnç üzerinde her 1 Amperde 50mV gerilim düşümü oluşur (500mV/10A).
• Hata Faktörleri: Panelde okunan akım (I_{sh}), sadece yük akımı (I_a) değildir; baz akımı (I_{be}), regülasyon akımı (I_{r2}) ve temel akım (I_{sq2}) bu değere eklenir.
  • Hata Payı: Maksimum hata yaklaşık $2,44mA$ olarak hesaplanmış. Bu yüzden şemada, kullanılan dijital panelin çözünürlüğünün en fazla 10mA olması gerektiği, aksi takdirde bu hataların ekranda "yanlış değer" olarak görüneceği uyarısı yapılmış.

3. Kontrol Katı ve Regülasyon​

• LM358 İkilisi: IC1 voltaj kontrolünü (U-Regler), IC2 ise akım kontrolünü (I-Regler) yönetir.
• [R59] 10M Direnci: Akım regülatöründeki (IC2) çok küçük "offset" hatalarını bile kompanse ederek akımın tam sıfıra set edilmesini sağlar.

Teknik Özellikler Özeti​

Parametre	Değer / Detay
Giriş / Çıkış	0 ...30V / $0 .. 10A
Güç Transistörü	7 Adet TIP142 (Paralel)
Şönt Direnci	0,05 Ohm ($0,05mV / 1mA hassasiyet)
Yardımcı Besleme	+5V ve -5V$ Stabilize Raylar
Kritik Uyarı	Gösterge çözünürlüğü max 10mA olmalı

Admin Forum Tavsiyesi​

Bu devre profesyonel bir atölye projesidir. Foruma eklerken şu uyarıları kalın harflerle belirtmeni öneririm:

1. Trafo Seçimi: 10 Amper için en az 300-350VA'lik bir trafo gereklidir.
2. Kablolama: Şemadaki kalın çizgilerle gösterilen yollar, 10 Amper taşıyacağı için en az 2.5mm^2 veya daha kalın kablo ile (ya da PCB üzerinde çok geniş yollar ve lehim takviyesiyle) yapılmalıdır.
3. Soğutma: 7 adet TIP142 için devasa bir soğutucu ve aktif fan soğutması şarttır.

Admin Notu: "Serinin en güçlüsü" başlığıyla bu şemayı paylaşmak, forumdaki güç kaynağı konusunu tam anlamıyla kapatacaktır. Gerçekten etkileyici bir tasarım!

 

[guclusat]

UI denetleyici ilkesi 0-25 V (Agilent)​

Bu şema Agilent (eski adıyla Hewlett-Packard) kaynaklı profesyonel bir güç kaynağı mimarisini temel alıyor. Serideki diğer şemalardan en büyük farkı, hassasiyeti artırmak için kullanılan simetrik referans voltajı (+U_{ref} ve -U_{ref}) ve çok düşük hata paylı akım ölçüm metodudur.

eknik Analiz: Agilent Mimarili 0-25V Ayarlı Güç Kaynağı​

Bu devre, laboratuvar tipi güç kaynaklarında voltaj ve akım regülasyonunun birbirini nasıl etkilemeden çalıştığını (CV/CC modları) en net şekilde gösteren "prensip şeması" niteliğindedir.

1. Simetrik Referans ve Karşılaştırma Mantığı​

• Hassas Kontrol: Devrede +2,5V ve -2,5V olmak üzere iki adet referans voltajı kullanılıyor. Bu, op-ampların karşılaştırma noktalarını (summing node) çok daha kararlı hale getirir.
• Voltaj Regülasyonu (CV): IC1 op-amp'ı, VR2 üzerinden gelen referans ile çıkıştan gelen geri beslemeyi (U_{ist}) karşılaştırır.
• Akım Regülasyonu (CC): IC2 op-amp'ı, -U_{ref} ve şönt direnci üzerindeki gerilim düşümünü karşılaştırarak akım sınırlamasını yönetir.

2. Akım Ölçümündeki "Hata Kompanzasyonu"​

Şemanın en önemli teknik detayı, ekran (1999 mA) üzerindeki hata paylarını nasıl minimize ettiğidir:

• İşleyiş: Şönt direnci (R_{sh}) üzerinden geçen toplam akım (I_{sh}); yük akımı (I_a), regülasyon akımı (I_{vr2}) ve hata akımlarının birleşimidir.
• Avantaj: Şemada belirtildiği üzere, I_{vr2} ve I_{vr5} akımlarının sabit olması, bunların şönt direnci üzerinde birbirini büyük ölçüde yok etmesini (kompanse etmesini) sağlar.
• Hata Formülü: Şemadaki hesaplamaya göre, paneldeki okuma hatası sadece +0,02mA seviyelerine kadar indirilmiştir. Bu, hobi tipi devrelerde nadir görülen bir hassasiyettir.

3. Kritik Bileşenler​

• Q1 (TIP122): Bu tasarımda güç elemanı olarak bir Darlington transistör seçilmiştir. Şemanın sağ alt köşesinde iç yapısı (5k/150 ohm dirençler ve diyot koruması) detaylandırılmıştır.
• LED Göstergeler:
  • LED1 (CV): Sabit Voltaj modunun aktif olduğunu gösterir.
  • LED2 (CC): Sabit Akım (sınırlama) modunun aktif olduğunu gösterir.
• Besleme: Op-ampların stabil çalışması için +10V ve -10V simetrik besleme hattı mevcuttur.

---

Forum İçin Teknik Özet​

Parametre	Değer / Açıklama
Kaynak	Agilent (UI-Regel-Prinzip)
Çıkış Aralığı	0...25V
Referans Voltajı	2,5V (Çift Referans)
Ölçüm Hassasiyeti	Çok Yüksek (+0,02mA teorik hata)
Güç Transistörü	TIP122 Darlington

Forum Paylaşımı İçin Notlar​

• Dezavantaj: Şemada da belirtildiği gibi, bu tasarımın en büyük zorluğu 2 adet hassas referans voltajı gerektirmesidir. Bu, besleme katının daha karmaşık olacağı anlamına gelir.
• Avantaj: Akım ölçümündeki hata payları (regülasyon akımlarının birbirini dengelemesi sayesinde) yok denecek kadar azdır. Profesyonel ölçüm cihazı kalitesinde bir DIY projesi yapmak isteyenler için idealdir.