POWER ICE 30A Ayarlı Lineer Güç Kaynağı – 9-17V / 30A Güç Kaynağı Devresi

[guclusat]

POWER ICE 30A Ayarlı Lineer Güç Kaynağı – 9-17V / 30A Güç Kaynağı Devresi​

Bu konuda, yüksek akım gerektiren elektronik uygulamalarda kullanılabilecek POWER ICE 30A güç kaynağı devresini inceleyeceğiz.

Devre, uygun bir trafo ve yeterli soğutma kullanıldığında yüksek akım sağlayabilecek şekilde tasarlanmıştır. Çıkış gerilimi devre üzerindeki direnç değerleri değiştirilerek farklı aralıklara uyarlanabilmektedir.

Devrenin genel özellikleri​

POWER ICE 30A güç kaynağının temel amacı, trafodan elde edilen AC gerilimi doğrultarak ayarlanabilir ve yüksek akımlı DC çıkış elde etmektir.

Devre özellikle;

• Amatör elektronik çalışmaları,
• Güç amplifikatörleri,
• Oto ses sistemleri,
• Akü ve batarya uygulamaları,
• Yüksek akım gerektiren elektronik devreler,
• Laboratuvar tipi güç kaynağı uygulamaları için değerlendirilebilir.

Trafo seçimi​

Devre için yapılan çalışmalarda 15 V AC trafo kullanımı belirtilmiştir.

Yüksek akım alınmak istendiğinde yalnızca devrenin 30 A olarak adlandırılması yeterli değildir. Trafonun da gerekli akımı sağlayabilecek güçte olması gerekir.

Özellikle yüksek akım uygulamalarında;

• Trafo gücü,
• Doğrultucu kapasitesi,
• Güç transistörlerinin sayısı,
• Soğutucu kapasitesi,
• PCB bakır kalınlığı,
• Kablo kesiti birlikte değerlendirilmelidir.

Bu nedenle 30 A çalışma için uygun güçte bir trafo ve güçlü bir soğutma sistemi kullanılmalıdır.

Çıkış gerilimi ayarı​

Devrenin çıkış gerilimi R11 ve R13 dirençleri değiştirilerek farklı değerlere ayarlanabilmektedir.

Mevcut değerlerle yapılan çalışmada çıkış geriliminin yaklaşık:

9 V – 17 V arasında ayarlanabildiği belirtilmiştir.

Bu aralık kullanılan trafo gerilimine, devre elemanlarına ve direnç değerlerine bağlı olarak değişebilir.

Yapılan yük testi​

Konuda bulunan test sonuçlarında devre 12 A yük altında test edilmiştir.

Ölçülen değerler:

Yüksüz çıkış: 14,64 V

12 A yük altında: 14,52 V

Bu değerler yaklaşık 0,12 V gerilim düşümü olduğunu göstermektedir.

Bu test sonucu, devrenin 12 A seviyesinde çıkış gerilimini oldukça iyi koruduğunu göstermesi açısından önemlidir.

Ancak burada özellikle belirtilmesi gereken bir nokta vardır:

12 A test sonucu mevcuttur; 30 A çıkış için aynı şekilde doğrulanmış bir test sonucu bulunmamaktadır.

Bu nedenle 30 A değeri devrenin tasarım/isimlendirme kapasitesi olarak değerlendirilmelidir. Gerçek 30 A sürekli çalışma kapasitesi; kullanılan trafo, güç elemanları, doğrultucu, soğutma sistemi ve PCB yapısına bağlıdır.

R11 ve R13 dirençleri​

Çıkış gerilim aralığının değiştirilmesinde R11 ve R13 dirençleri önemlidir.

Bu dirençlerin değerleri değiştirilerek devrenin çıkış gerilim aralığı farklı bir seviyeye taşınabilir.

Ancak direnç değerleri rastgele değiştirilmemelidir. Özellikle maksimum çıkış gerilimi yükseltilirken güç elemanlarının ve diğer devre elemanlarının çalışma sınırları dikkate alınmalıdır.

Yüksek akımda soğutma​

Bu devrenin en önemli noktalarından biri soğutmadır.

Lineer güç kaynağında giriş ve çıkış gerilimi arasındaki fark güç elemanları üzerinde ısıya dönüşür.

Örneğin giriş tarafında doğrultma sonrasında yüksek bir gerilim bulunuyor ve çıkış daha düşük bir seviyeye ayarlanıyorsa, yüksek akımda güç elemanlarında ciddi miktarda ısı oluşabilir.

Bu nedenle yüksek akım kullanımında:

• Büyük alüminyum soğutucu,
• Gerekirse fanlı soğutma,
• Birden fazla güç elemanının paralel kullanımı,
• Uygun termal macun,
• Kalın ve kısa bağlantı kabloları kullanılması gerekir.

30 A konusunda önemli uyarı​

POWER ICE 30A ismi 30 A kapasiteyi ifade etse de, gerçek sistemin 30 A sürekli akım verebilmesi yalnızca PCB üzerindeki devreye bağlı değildir.

30 A seviyesinde çalışmak için sistemin tamamı bu akıma uygun olmalıdır.

Örneğin: 15 V × 30 A = 450 W

olduğundan, 30 A çıkış için yaklaşık 450 W DC çıkış gücünden bahsediyoruz.

Doğrultma kayıpları, trafo kayıpları ve lineer regülasyon sırasında oluşan ısı da hesaba katıldığında trafo ve soğutma sistemi buna göre seçilmelidir.

Bu nedenle 30 A uygulaması için küçük bir trafo veya yetersiz soğutucu kullanılması uygun değildir.

PCB ve bağlantılar​

Yüksek akım taşıyan yolların mümkün olduğunca kısa ve düşük dirençli olması gerekir.

30 A seviyesinde özellikle:

• PCB yollarının genişliği,
• Bakır kalınlığı,
• Klemenslerin akım kapasitesi,
• Kablo kesiti,
• Sigorta,
• Doğrultucu bağlantıları önem kazanır.

Yüksek akım taşıyan bağlantılarda ince kablo kullanılmamalıdır.

Kullanım alanları​

POWER ICE 30A devresi uygun şekilde kurulduğunda;

• Güç amplifikatörü beslemesi,
• Oto amfi beslemesi,
• Yüksek akım elektronik devreleri,
• Test ve laboratuvar çalışmaları,
• DC motor ve benzeri yüklerin beslenmesi gibi alanlarda değerlendirilebilir.

Ancak kullanılacak yükün başlangıç akımı ve sürekli çalışma akımı mutlaka dikkate alınmalıdır.

Sonuç​

POWER ICE 30A, yüksek akımlı ve ayarlanabilir bir DC güç kaynağı oluşturmak isteyen elektronik meraklıları için değerlendirilebilecek bir devredir.

Yapılan mevcut testte:

14,64 V → yüksüz

14,52 V → 12 A yükte

ölçülmüş ve yaklaşık 0,12 V gerilim düşümü görülmüştür.

Devrenin R11 ve R13 dirençleri değiştirilerek çıkış gerilim aralığının yaklaşık 9-17 V seviyelerine ayarlanabildiği belirtilmiştir.

Ancak 30 A sürekli çıkış kapasitesi için ayrıca gerçek yük testi yapılması gerekir. Bu seviyede çalıştırılacak bir sistemde trafo, doğrultucu, güç elemanları, PCB ve özellikle soğutma sistemi birlikte değerlendirilmelidir.

Devrenin şeması ve PCB dosyaları konu içerisinde ek olarak bulunmaktadır.

 

[Ulaş38]

merhaba ; iyi akşamlar. Devrenin giriş voltajı kaç volt olmalı öğrenebilir miyim? Teşekkürler

 

[guclusat]

merhaba ; iyi akşamlar. Devrenin giriş voltajı kaç volt olmalı öğrenebilir miyim? Teşekkürler

Merhaba şemada yer almakta 220volt şebeke voltajı

 

[guclusat]

30 Amperlik Akü Şarj ve Güç Kaynağı​

Bu devre, kurşun-asit (Pb) aküleri şarj etmek ve aynı zamanda yüksek akım gerektiren cihazları beslemek amacıyla tasarlanmış 30 amperlik akü şarj ve güç kaynağıdır.

Devre, akü şarj cihazı ile ayarlı güç kaynağı özelliklerini bir arada bulunduran hibrit bir yapıya sahiptir. Yüksek akım kapasitesi nedeniyle özellikle otomotiv, elektronik ve güç elektroniği uygulamalarında kullanılabilir.

Önemli: Devrenin 30 A seviyesinde çalıştırılabilmesi; trafo gücü, doğrultucu, MOSFET, soğutma sistemi, shunt direnci, PCB yolları ve kablo kesitinin uygun seçilmesine bağlıdır.

---

Devrenin çalışma blokları​

1. Güç girişi ve doğrultma​

Devrenin girişinde AC trafo çıkışı kullanılmaktadır.

VDS1 (KBPC5010), trafodan gelen AC gerilimi DC gerilime çevirmek için kullanılan güçlü köprü doğrultucudur.

KBPC5010:

• 50 A sınıfı
• 1000 V maksimum ters gerilim
• Köprü doğrultucu yapı olarak kullanılmaktadır.

Yüksek akım uygulamalarında köprü diyodun mutlaka uygun bir soğutucu üzerine monte edilmesi gerekir.

2. Yardımcı gerilim ve MOSFET sürme katı​

Devrede D1, D2, C2 ve C3 elemanlarından oluşan yardımcı gerilim katı bulunmaktadır.

C2 = 100 µF

C3 = 47 µF

Bu bölüm, güç MOSFET'inin Gate ucunun sürülmesi için gerekli yardımcı gerilimin oluşturulmasına yardımcı olur.

Devrede N-kanal MOSFET kullanıldığı için Gate geriliminin kaynak (Source) geriliminin üzerinde tutulması gerekir. Bu nedenle yardımcı gerilim/voltage multiplier yapısı önemlidir.

3. Güç MOSFET'i ve akım kontrolü​

Devrenin ana güç elemanı:

VT1 – IRFP054

olarak gösterilmiştir.

Devreye göre IRFP064 gibi uygun özelliklere sahip MOSFET'ler de değerlendirilebilir.

MOSFET, güç regülasyonu ve akım kontrolünün temel elemanıdır.

30 A gibi yüksek akımlarda MOSFET'in üzerinde oluşan kayıplar nedeniyle çok güçlü bir soğutma sistemi gerekir.

Not: MOSFET muadili seçilirken yalnızca akım değerine bakılmamalıdır. VDS, RDS(on), güç kaybı, Gate yükü ve çalışma sıcaklığı birlikte değerlendirilmelidir.

4. Akım ölçümü – R7 Shunt Direnci​

Devrede yüksek akımı algılamak için:

R7 = 0,03 Ω değerinde shunt direnç kullanılmaktadır.

Bu direnç üzerinden akım geçtiğinde küçük bir gerilim düşümü meydana gelir. Kontrol devresi bu gerilim düşümünü kullanarak akımı algılar ve akım sınırlaması gerçekleştirir.

30 A akımda R7 üzerinde oluşacak yaklaşık güç:

P = I² × R

P = 30² × 0,03

P = 27 W olur. Bu nedenle standart küçük bir direnç kesinlikle kullanılmamalıdır.

En az 30 W, tercihen daha yüksek güvenlik payına sahip 40-50 W sınıfı güç direnci/shunt kullanılması daha uygun olacaktır.

5. Aşırı akım ve akım sınırlama​

VT2 – BC856 ve VT3 – BC846

transistörleri, R7 shunt direnci üzerindeki gerilim düşümünü algılayan kontrol katında görev yapmaktadır.

Bu bölüm sayesinde yük akımı belirli bir seviyenin üzerine çıktığında güç katının kontrol edilmesi ve akımın sınırlandırılması sağlanır.

Dolayısıyla devrenin önemli koruma bölümlerinden biri R7 + VT2 + VT3 grubudur.

6. Çıkış gerilimi regülasyonu​

Devrede:

DA1 – TL431 ve DA2 – TL431

programlanabilir hassas gerilim referansı olarak kullanılmaktadır.

TL431 sayesinde çıkış geriliminin hassas şekilde kontrol edilmesi sağlanır.

Kurşun-asit akü uygulamalarında yaklaşık 13,6 V seviyesindeki tampon şarj gerilimi kullanılabilir.

Ancak akü tipi, kapasitesi, sıcaklığı ve kullanım şekline göre uygun şarj gerilimi değişebileceğinden, devrenin akü şarj cihazı olarak kullanımında akü üreticisinin şarj değerleri dikkate alınmalıdır.

7. Otomatik fan kontrolü​

Devrede: R16 – 103 NTC

termistörü ile sıcaklık algılama yapılmaktadır.

NTC sıcaklık yükseldikçe direnci değişir. Bu değişim kontrol devresi tarafından algılanarak REL2 rölesi üzerinden:

M1 – Soğutma Fanı devreye alınabilir.

Bu yapı sayesinde fanın sürekli çalışması yerine, sıcaklık yükseldiğinde otomatik olarak devreye girmesi sağlanabilir.

NTC'nin güç MOSFET'inin veya soğutucunun sıcaklığını doğru şekilde algılayabileceği noktaya monte edilmesi gerekir.

8. Koruma devresi – BT137​

Devrede:

T1 – BT137 triyak bulunmaktadır.

Bu bölüm devrenin koruma/anahtarlama yapısında görev almaktadır.

Kısa devre, ters gerilim veya anormal çalışma durumlarında devrenin koruma mekanizmasına katkıda bulunabilir.

Ancak bu bölümün gerçek çalışma şekli, kullanılan şema bağlantısının tamamı üzerinden değerlendirilmelidir. Bu nedenle BT137'nin görevini yalnızca "crowbar" olarak tanımlamak yerine, koruma ve anahtarlama katının bir parçası olarak değerlendirmek daha doğru olacaktır.

Malzeme Listesi​

Eleman	Şemadaki Değer / Kod	Açıklama
VT1	IRFP054	Güç MOSFET'i
VDS1	KBPC5010	50 A sınıfı köprü doğrultucu
DA1, DA2	TL431	Hassas gerilim referansı
T1	BT137	Triyak
VT2	BC856	Akım kontrol transistörü
VT3	BC846	Akım kontrol transistörü
D8	30EPF12	Yüksek akım diyodu
R7	0,03 Ω MP930	Akım algılama shunt direnci
R16	103 NTC	Sıcaklık algılama
REL1, REL2	12 V DC röle	Koruma/fan kontrolü
M1	12 V fan	Soğutma

Güç elemanlarının soğutulması​

30 A seviyesinde çalışacak bir güç kaynağında soğutma sistemi son derece önemlidir.

Özellikle:

• VT1 MOSFET
• D8 diyodu
• VDS1 köprü diyot yüksek akım altında ciddi miktarda ısı üretebilir.

Bu elemanlar uygun büyüklükte alüminyum soğutuculara monte edilmelidir.

MOSFET ve diyotların gövdeleri elektriksel olarak soğutucuya bağlı olabileceğinden, gerekiyorsa:

• Mika veya uygun izolasyon pedi
• İzolasyon burcu
• Termal macun kullanılmalıdır.

Fan, soğutucunun üzerinden sürekli ve yeterli hava akışı sağlayacak şekilde yerleştirilmelidir.

R7 Shunt Direnci Güç Hesabı​

30 A'de:

R7 = 0,03 Ω olduğundan: P = I² × R
P = 30² × 0,03 = 27 W güç harcanır.

Bu nedenle 30 A sürekli çalışma için 27 W hesap değerinin üzerinde güvenlik payı bırakılmalıdır.

Öneri:

30 W minimum 40-50 W veya daha yüksek güçte uygun shunt direnç kullanılması daha güvenlidir.

Shunt direncin de yüksek sıcaklık oluşturacağı unutulmamalıdır.

Kablo ve bağlantı kesitleri​

30 A seviyesinde kablo seçimi önemlidir.

Ana güç hattında; 4 mm² – 6 mm² bakır kablo

kullanılması uygun bir başlangıç noktasıdır. Ancak kablo uzunluğu arttıkça gerilim düşümü ve ısınma dikkate alınarak daha büyük kesit gerekebilir.

Özellikle şu bağlantılarda düşük dirençli ve sağlam bağlantı kullanılmalıdır:

• Trafo sekonderi
• Köprü diyot bağlantıları
• MOSFET güç bağlantıları
• Shunt direnci bağlantıları
• Çıkış terminalleri
• Akü bağlantıları

Klemenslerin de en az kullanılacak akımı taşıyabilecek kapasitede olması gerekir.

Akü şarjında dikkat edilmesi gerekenler​

Bu devre kurşun-asit akülerin şarjında kullanılabilir; ancak akünün özelliklerine uygun gerilim ve akım ayarı yapılmalıdır.

Özellikle:

• Akü kapasitesi
• Akü tipi
• Şarj gerilimi
• Maksimum şarj akımı
• Ortam sıcaklığı dikkate alınmalıdır.

13,6 V değeri özellikle tampon/float şarj uygulamaları açısından değerlendirilebilir; her kurşun-asit akü için tek ve evrensel şarj gerilimi olarak kabul edilmemelidir.

30 A kapasitesi hakkında önemli açıklama​

Devrenin adı 30 Amperlik Akü Şarj ve Güç Kaynağı olsa da, gerçek sürekli 30 A kapasitesini belirleyen yalnızca kontrol devresi değildir.

30 A çıkış için bütün güç katının bu akıma uygun olması gerekir.

Örneğin: 13,6 V × 30 A = 408 W

çıkış gücü elde edilir. Bu seviyede;

• Trafo
• Köprü diyot
• MOSFET
• Shunt direnç
• Soğutucular
• PCB yolları
• Kablolar
• Klemensler birlikte değerlendirilmelidir.

Bu nedenle 30 A değerinin tasarım hedefi/kapasitesi ile gerçek sürekli çalışma testinin birbirinden ayrılması gerekir.

Sonuç​

POWER ICE 30A devresi, yüksek akım gerektiren uygulamalar için tasarlanmış, akü şarjı ve DC güç kaynağı olarak kullanılabilecek güçlü bir devre yapısına sahiptir.

Devrenin en önemli bölümleri:

KBPC5010 → Doğrultma
IRFP054 → Güç kontrolü
R7 0,03 Ω → Akım algılama
BC856 + BC846 → Akım kontrolü
TL431 → Gerilim regülasyonu
NTC + REL2 + M1 → Otomatik soğutma şeklinde özetlenebilir.

30 A seviyesinde güvenli kullanım için özellikle soğutma, shunt direncinin gücü, trafo kapasitesi, doğrultucu ve kablo kesiti doğru seçilmelidir.

Uyarı: Devre 220 V AC ile çalıştığından şebeke tarafındaki montaj ve test işlemleri ölümcül elektrik çarpması riski taşır. Şebeke bölümünde uygun sigorta, izolasyon, topraklama ve muhafaza kullanılmalı; enerjili devre üzerinde çalışma yapılmamalıdır.

 

[guclusat]

13,8V – 20A Lineer Akü Şarj / Telsiz (RF) Güç Kaynağı devresine aittir.

Devrenin Çalışma Blokları ve Analizi​

1. Doğrultma ve Voltaj Katlayıcı (Giriş Katı)

• Br1 (KD2997A): 15V AC trafo girişini doğrultmak için kullanılan yüksek akımlı Schottky diyot köprüsüdür.
• C2 / C3 (30.000uF -25V-): Toplam 60.000uF gibi devasa bir filtreleme kapasitesiyle yüksek akımda bile çıkıştaki dalgalanmayı (ripple) sıfıra indirir.
• C1, C4, D5, D6 (Bootstrapping / Voltaj Katlayıcı): N-Kanal MOSFET'lerin (IRFZ40) Gate uçlarını tam iletime sokabilmek için trafo AC girişinden faydalanılarak ana hat voltajının üzerinde (~25-30V) yardımcı bir DC sürüş voltajı elde edilir.

2. Güç Anahtarlama ve Akım Paylaşımı (T1 - T4)

• T1, T2, T3, T4 (IRFZ40): 20 Amperlik devasa akımı taşımak ve ısıyı dağıtmak için 4 adet N-Kanal Güç MOSFET'i paralel bağlanmıştır.
• R2, R3, R4, R5 (120 Ohm): MOSFET'lerin Gate uçlarındaki parazitik salınımları (osilasyonu) engellemek için kullanılan dengeleme dirençleridir.

3. Voltaj Regülasyonu (DA1 - TL431)

• DA1 (TL431): Hassas voltaj referansı sağlar.
• R9 (1.2k): Çıkış voltajını 13,8V seviyesine ayarlayan ince ayar direncidir (* işaretli olduğu için gerekirse potansiyometre veya trimpot eklenebilir).
• D7 (D814A Zener Diyot): MOSFET'lerin Gate-Source voltajının (V_{GS}) güvenli sınırlar içinde kalmasını sağlayarak transistörleri korur.

4. Aşırı Akım ve Kısa Devre Koruması (T5 & R7)

• R7 (0,0027Ohm Shunt Direnci): Eksi (GND) hattına seri bağlı şönt dirençtir.
• T5 (KT3102B NPN Transistör): R7 üzerinden geçen akım yükselip uçlarındaki gerilim düşümü ~0,6V seviyesine ulaştığında T5 iletime geçer. TL431'in referans ucunu şaseye çekerek MOSFET'leri anında kapatır ve kısa devre koruması sağlar.
• Şemadaki Formül (K3 = 0,6 / R7): Kısa devre akım sınırını belirler. 0,6V / 0,0027Ohm 222A anlık tepe noktasıdır; daha düşük akımda kesmesi istenirse R7 değeri hafifçe büyütülebilir.

Malzeme Listesi ve Muadilleri​

Bileşen	Şemadaki Rus Kodu	Önerilen Muadil / Açıklama
T1 - T4	IRFZ40	IRFZ44N, IRFP064N veya IRF3205 (4 Adet)
T5	KT3102B	BC547, BC548 veya 2N3904 (NPN Transistör)
Br1	KD2997A	35A - 50A Metal Köprü Diyot (KBPC3510 / KBPC5010)
D5, D6	KD105	1N4007 veya 1N4148
D7	D814A	10V - 12V Zener Diyot (1/2W)
DA1	TL431	TL431A (TO-92 kılıf)
C2, C3	30.000uF 25V	47.000uF 25V veya paralel bağlı 4 10.000uF
R7	0,0027 Ohm	Bakır hat/şönt tel veya paralel bağlanmış taş dirençler

Yapım İpuçları​

• Soğutucu: T1-T4 MOSFET'leri ve köprü diyot mutlaka büyük bir alüminyum soğutucu bloğa izolatörlü (mika + termal macun) olarak monte edilmeli ve fan ile soğutulmalıdır.
• Kablo ve Hatlar: 20A yüksek akım taşıyan hatlar (Trafo Diyot MOSFET Drenaj/Kaynak Çıkış) en az 4 mm^2 bakır kablo veya kalınlaştırılmış PCB yolları ile çekilmelidir.

 

[guclusat]

Bu şema, IRFP150 Güç MOSFET'i ve TL431 hassas voltaj referansı kullanılarak tasarlanmış, voltaj katlayıcı destekli Lineer Güç Kaynağı Regülatör Devresi'dir.

Malzeme Listesi ve Muadilleri​

Bileşen	Şemadaki Değer	Önerilen Muadil / Açıklama
T1	IRFP150	IRFP064N, IRF3205, IRFZ44N veya IRFP260N
DA1	TL431	TL431A (TO-92 kılıf hassas referans)
Br3	35A - 50A Köprü Diyot	KBPC3510 / KBPC5010
D1, D2	FR102	1N4937, UF4007 veya 1N4148 (Hızlı Diyot)
Z1	20V - 22V Zener	1 Watt Zener Diyot
Z2	12V Zener	1/2 Watt Zener Diyot
C1, C2	20.000uF 25V	22.000uF 25V veya 35V
R5	4.7k Ohm	5k Çok Turlu Trimpot (Hassas voltaj ayarı için)

Dikkat Edilmesi Gereken Pratik İpuçları​

1. Soğutma: T1 (IRFP150) MOSFET'i hat üzerindeki voltaj farkını ısıya dönüştürerek regülasyon yapar. Yüksek akım çekilecekse MOSFET geniş bir alüminyum soğutucuya izolatör (mika + termal macun) eklenerek monte edilmelidir.
2. Kapasite Seçimi: C1 ve C2 kondansatörlerinin voltaj değerlerini 25V yerine güvenilirlik açısından 35V seçmek daha uzun ömürlü olmasını sağlar.

 

[Ulaş38]

Merhaba şemada yer almakta 220volt şebeke voltajı