LM2596-ADJ ve LM358 ile Ayarlanabilir CC/CV Güç Kaynağı
Bu devre,
LM2596-ADJ anahtarlamalı Step-Down (Buck) regülatör ve
LM358 çift op-amp kullanılarak tasarlanmış ayarlanabilir bir DC güç kaynağıdır.
Devre, girişindeki daha yüksek DC gerilimi düşürerek ayarlanabilir bir çıkış gerilimi üretir.
RV1 ile çıkış gerilimi,
RV2 ile ise çıkış akım sınırı ayarlanabilir.
Teknik Özellikler
- Çıkış gerilimi: Yaklaşık 1,4–30V DC
- Maksimum akım sınırı: Yaklaşık 2,9A
- Gerilim ayarı: RV1 – 20 kΩ
- Akım sınırı ayarı: RV2 – 10 kΩ
- Regülatör: LM2596-ADJ
- Kontrol devresi: LM358
- Akım algılama: Şönt direnç
- Çalışma tipi: Step-Down / Buck
- Kontrol: CC/CV (Sabit Akım / Sabit Gerilim)
Not: Gerçek maksimum çıkış gerilimi ve akımı; giriş gerilimine, bobinin akım kapasitesine, soğutmaya, PCB tasarımına ve kullanılan komponentlerin toleranslarına bağlıdır.
1. LM2596-ADJ Regülatör Katı
U1 – LM2596-ADJ, devrenin ana anahtarlamalı regülatörüdür.
Girişteki DC gerilimi anahtarlama yöntemiyle daha düşük bir DC gerilime dönüştürür. Lineer regülatörlerden farklı olarak daha yüksek verimle çalışması, özellikle yüksek akım uygulamalarında önemli bir avantajdır.
L1 – 33 µH güç bobini, LM2596'nın anahtarlama devresinin temel elemanlarından biridir.
D1, D2, D3 – 1N5822 Schottky diyotlar ise yüksek hızlı doğrultma/serbest dolaşım görevinde kullanılır.
2. Çıkış Gerilimi Ayarı
RV1 – 20 kΩ trimpot, çıkış geriliminin ayarlanmasını sağlar.
RV1 ayarlanarak devrenin çıkış gerilimi yaklaşık:
1,4V → 30V DC
aralığında değiştirilebilir.
Çıkış geriliminin üst sınırı özellikle giriş gerilimine bağlıdır. Step-down regülatör olduğu için çıkış gerilimi giriş geriliminden daha yüksek olamaz.
3. Akım Sınırlama – CC
Devredeki
LM358 (U3), çıkış akımının algılanması ve akım sınırlama kontrolünün gerçekleştirilmesinde kullanılır.
Çıkış akımı, düşük değerli bir
şönt direnç üzerinden algılanır.
R7 – 0,033 Ω / 3W
R7, akım algılama şönt direncidir.
Şemadaki belirtilen yapıya göre
0,1 Ω / 3W dirençlerin paralel kullanılmasıyla düşük değerli şönt direnç elde edilmiştir.
Yük akımı arttıkça R7 üzerinde oluşan gerilim düşümü de artar. LM358 bu gerilimi algılayarak akım sınırlandırma devresini kontrol eder.
4. Akım Sınırı Ayarı
RV2 – 10 kΩ trimpot, devrenin maksimum çıkış akımını ayarlamak için kullanılır.
RV2 üzerinden belirlenen akım sınırına ulaşıldığında LM358 kontrol devresini etkileyerek çıkış akımının daha fazla yükselmesini sınırlar.
Bu çalışma şekli sayesinde devre
CC/CV karakteristiği gösterebilir:
- CV (Constant Voltage): Sabit gerilim
- CC (Constant Current): Sabit akım
Örneğin yük çıkıştan fazla akım çekmeye çalıştığında devre gerilimi düşürerek akımı belirlenen sınır içerisinde tutmaya çalışır.
5. BC548 Akım Sınırlama Katı
Q1 – BC548, LM358 tarafından oluşturulan kontrol sinyalinin akım sınırlama bölümüne aktarılmasında kullanılan NPN transistördür.
Akım sınırına ulaşıldığında Q1'in iletime geçmesiyle LM2596'nın kontrolü etkilenerek çıkış akımının sınırlandırılmasına yardımcı olur.
6. LM7805 Besleme Regülatörü
U2 – LM7805, LM358 kontrol devresinin ihtiyaç duyduğu
5V sabit beslemeyi oluşturmak için kullanılmıştır.
Böylece kontrol devresinin besleme gerilimi daha kararlı hale getirilir.
7. LED Göstergeleri
Devrede iki adet LED bulunmaktadır:
- D4: Durum göstergesi
- D5: Aşırı akım / akım sınırlama göstergesi
LED'ler devrenin çalışma durumunun görsel olarak takip edilmesine yardımcı olur.
8. Filtreleme ve Dekuplaj Kondansatörleri
C1, C2 – 330 µF / 50V
Elektrolitik kondansatörler giriş ve çıkış filtreleme görevlerinde kullanılır.
C3, C4, C5 – 220 nF
Kutupsuz seramik veya Mylar kondansatörlerdir.
Yüksek frekanslı parazitlerin bastırılması ve regülatör/kontrol devresinin kararlı çalışmasına yardımcı olmak amacıyla kullanılır.
Komponent Listesi
| Kod | Görevi | Değer |
|---|
| U1 | Step-Down anahtarlamalı regülatör | LM2596-ADJ |
| U2 | 5V lineer regülatör | LM7805 |
| U3 | Akım algılama ve kontrol | LM358 |
| Q1 | Akım sınırlama transistörü | BC548 |
| D1–D3 | Schottky diyot | 1N5822 |
| D4–D5 | Durum / akım sınırlama göstergeleri | LED |
| L1 | Güç bobini | 33 µH |
| R1 | Direnç | 47 kΩ |
| R2 | Direnç | 820 Ω |
| R3 | Direnç | 2,2 kΩ |
| R4 | Direnç | 390 Ω |
| R5 | Direnç | 330 Ω |
| R6 | Direnç | 470 kΩ |
| R7 | Akım algılama şönt direnci | 0,033 Ω / 3W |
| RV1 | Çıkış gerilimi ayarı | 20 kΩ |
| RV2 | Akım sınırı ayarı | 10 kΩ |
| C1–C2 | Giriş / çıkış filtreleme | 330 µF / 50V |
| C3–C5 | Filtreleme / dekuplaj | 220 nF |
*
L1 bobini: 1 mm çapında emaye bakır tel ile
25 tur, yaklaşık
10 mm iç çap × 24 mm dış çap × 10 mm yükseklik ölçülerindeki toroidal nüve üzerine sarılmıştır. Verilen
33 µH değeri nüvenin malzemesine ve AL değerine bağlı olduğundan ölçümle doğrulanması önerilir.
Yapım Notları
Devre yaklaşık
3A seviyesine kadar çalıştırılmak istendiğinde PCB iz genişlikleri, bobinin akım kapasitesi, Schottky diyotların soğutulması ve LM2596'nın sıcaklığı dikkate alınmalıdır.
Özellikle yüksek akımda
R7 şönt direnci üzerinde önemli miktarda güç harcanabileceğinden, uygun güç değerine sahip direnç kullanılmalıdır.
LM2596'nın giriş gerilimi de kullanılan kondansatörlerin gerilim değerlerini aşmamalıdır.
Not: 25 tur, 1 mm tel ve verilen nüve ölçüleri bobinin fiziksel yapısını belirtir; gerçek endüktans değeri kullanılan toroid nüvenin malzemesine ve AL değerine bağlıdır. Bu nedenle bobinin yaklaşık 33 µH olup olmadığı ölçüm veya nüve bilgisiyle doğrulanmalıdır.
