12V - 30V Dönüştürücü Neden Tercih Edilmelidir?
Bu kurulumun hem amatörler hem de profesyoneller için neden çığır açıcı olduğunu konuşalım. 12V güç kaynağı yaygındır (dizüstü bilgisayarlar, araçlar, güneş enerjisi sistemleri), ancak birçok devre bipolar güce ihtiyaç duyar. Örneğin, ses ekipmanları temiz sinyal salınımları için pozitif ve negatif hatlara ihtiyaç duyar. Laboratuvarlarda, simetrik güç kaynakları, bozulma olmadan gerçek dünya koşullarını taklit etmeye yardımcı olur.Bu dönüştürücü, topraklamanın her iki tarafında yaklaşık 30V sağlayarak 60V tepe-tepe aralığı sunar. Isı olarak enerji israf eden doğrusal regülatörlere göre çok daha verimli olan bir anahtarlamalı regülatör kullanır. SG3524 entegresi, yük altında bile kararlılığı korumak için darbe genişliği modülasyonunu (PWM) yönetir. Şema, düşük dalgalanma ve iyi bir akım çıkışı (transformatörünüze bağlı olarak muhtemelen birkaç amper) olduğunu göstermektedir.
Öne çıkan özelliklerden biri, eski bilgisayar güç kaynaklarından sökebileceğiniz ATX tipi transformatördür. Yeni bir tane alacaksanız, alternatifleri daha sonra önereceğim. Bu tasarım, yeni başlayanlar için uygun olmakla birlikte, gelişmiş ayarlamalar için de ölçeklenebilirdir. Nasıl çalıştığını görmeye hazır mısınız?
Giriş Bölümü
+12V ve toprak bağlantısı soldadır. Güç, bir filtre kondansatöründen (C1, 100uF) geçer ve ardından IC'nin besleme pinine ulaşır. 16 pinli bir DIP çipi olan SG3524'ün pinleri etiketlenmiştir: Pin 1, A çıkışıdır, Pin 2, push-pull sürücüsü için B çıkışıdır ve Pin 5 ve 10, R10 (10k) ve C11 (1nF) ile zamanlamayı ayarlar.Osilatör ve Kontrol
Osilatör, R10 ve C11 tarafından ayarlanan yaklaşık 50 kHz'de çalışır ve verimlilik ile elektromanyetik girişimi dengeler. Geri besleme çıkıştan gelir; bu temel versiyonda optokuplör bulunmamasına rağmen, muhtemelen basit voltaj algılama kullanır. 8 ve 11 numaralı pinler hata yükseltici girişleridir ve R1 (1k) ve R2 (10k) referans için bir bölücü oluşturur.Güç Aşaması
Entegre devrenin çıkışları, T1 ve T2 transistörlerini (muhtemelen 2N3055 veya BD139 gibi NPN transistörler) sürer. Bunlar transformatörün birincil sargısını anahtarlar. "ATX Traf" transformatörünün, voltaj yükseltme oranı (yaklaşık 1:10) ile orta noktadan bağlantılı birincil ve ikincil sargıları vardır.Çıkış Bölümü
İkinci devrede, diyotlar (muhtemelen 1N5408) ve kapasitörler (C4 ve C5, 1000uF) içeren tam dalga doğrultucu, çıkışı +30V, 0V ve 30V'a düzleştirir. Sigortalar (F1 ve F2, 5A) devreyi korur. Zener diyotlar (D1 ve D2, 12V) girişi aşırı gerilime karşı korur - akıllıca bir dokunuş.Görsel olarak, entegre devre alt orta kısımda, transformatör üst sağ kısımda, girişler solda ve çıkışlar alt sağ kısımda yer alıyor. Kablolar renk kodlu: kırmızı pozitif, siyah topraklama ve mavi sinyaller için.
Devre Gerçekte Nasıl Çalışır?
Gelin, sanki kahve eşliğinde sohbet ediyormuşuz gibi, süreci adım adım inceleyelim.- Güç Girişi ve Düzenleme : 12V DC, giriş terminallerinden girer. C1 gürültüyü filtreler ve zener diyotlar ani voltaj yükselmelerini sınırlar. SG3524, Pin 15 (Vcc) ve toprak (Pin 12) üzerinden güç alır ve 8-30V'a ihtiyaç duyar; 12V mükemmel uyum sağlar.
- Osilatör ve PWM Üretimi : Entegre devrenin osilatörü (R10 ve C11 ile ayarlanır) 50 kHz'lik bir testere dişi dalgası üretir. Hata yükselticisi, referans voltajını çıkıştan gelen geri beslemeyle karşılaştırır. Çıkış düşerse, gücü artırmak için PWM görev döngüsü artar.
- Push-Pull Anahtarlama : Entegre devrenin çıkışları T1 ve T2 transistörlerini dönüşümlü olarak çalıştırır. T1 açık olduğunda, transformatörün üst birincil sargısından akım akar; T2 ise alt sargıyı kontrol eder. Bu, birincil sargıda bir AC sinyali üretir.
- Transformatörün Çalışma Prensibi : ATX transformatörü girişi çıkıştan ayırır ve voltajı yükseltir. Her iki tarafta 1:2,5 oranında, 12V AC (tepe) doğrultma işleminden sonra ~30V DC olur. Orta uç, + ve – hatları oluşturur.
- Doğrultma ve Filtreleme : Diyotlar AC'yi DC'ye dönüştürür. Pozitif hat için, akım pozitif yarım döngüler sırasında iki diyottan geçer; aynı durum negatif hat için de geçerlidir. C4 ve C5 kapasitörleri akımı düzleştirerek dalgalanmayı 1V'nin altında tutar. 0V orta noktadır.
- Geri Besleme Döngüsü : Çıkışlardan gelen geri besleme, R1/R2 aracılığıyla Pin 8'e giden PWM sinyalini ayarlar. Yük olmadan aşırı yükselme olabilir; test için bir yapay yük kullanın.
Adım Adım İnşa Kılavuzu
Dikkatli bir şekilde yapıldığında yapımı oldukça kolaydır. Bir lehim makinesi, multimetre ve varsa osiloskop edinin.- Devreyi Hazırlayın : Prototipleme için delikli devre kartı kullanın. Pinlerin bükülmesini önlemek için önce IC soketini yerleştirin.
- Kontrol Bölümünü Birleştirin : SG3524, R1-R10 dirençleri ve C1-C3 kondansatörlerini lehimleyin. Kutupları kontrol edin—ters bağlanmış elektrolitik kondansatörler arızaya neden olabilir. Osilatörü (henüz yük olmadan) Pin 4'ten darbe sinyali alarak test edin.
- Güç Aşamasını Ekleyin : T1 ve T2 transistörlerini IC'den uzakta, soğutucu plakalara monte edin. Tabanlarını R5 (470 ohm) direnci üzerinden IC çıkışlarına bağlayın. Birincil sargıyı şu şekilde bağlayın: orta ucu +12V'a, uçları kollektörlere.
- Transformatörü ve Çıkışı Bağlayın : Sekonder sargı: ortası toprağa, uçları diyotlara. Kondansatörleri ve sigortaları en son ekleyin. Çıkışlar için kalın kablo kullanın.
- İlk Test : 12V güç kaynağı ile 1A'e kadar sınırlı güç verin. Giriş akımını ölçün (<0,1A yüksüz). Çıkışları kontrol edin—~30V yüksüz. Regülasyonu doğrulamak için her bir raya 100 ohm'luk bir yük ekleyin.
Süre: Profesyoneller için 2-3 saat, yeni başlayanlar için bir hafta sonu. Önce kontrol devresini kurun, sonra lehimleyin.
Sık Karşılaşılan Sorunların Giderilmesi
İyi tasarımlar bile aksaklık yaşayabilir. İşte dikkat etmeniz gerekenler:- Çıkış Yok : IC gücünü kontrol edin (Pin 15 >8V). Osiloskop çıkışlarında düz çizgi, osilatör arızası anlamına gelir. R10/C11'i değiştirin.
- Yüksek dalgalanma : Daha büyük çıkış kapasitörleri kullanın veya frekansı düşürün. Transformatörün karşısına sönümleyiciler (R8/C6) ekleyin.
- Aşırı ısınma : Transistörleri 5A için TIP42'ye yükseltin veya soğutucu macununu iyileştirin.
- Dengesiz Hatlar : Uyumsuz diyotları veya transformatör sargılarını kontrol edin. İkincil DC direncini ölçün.
- Gürültü/EMI : Transformatörü koruyun veya girişine ferrit boncuklar ekleyin. Topraklamayı düzgün yapın.
Gerçek Dünya Uygulamaları ve Yükseltmeler
Bu dönüştürücü ses projeleri için harika çalışıyor; hi-fi hoparlörler için TDA2030 amplifikatörle birlikte kullanabilirsiniz. Ayrıca robotik veya laboratuvar testleri için de idealdir.Geliştirmeler arasında daha sıkı regülasyon için TL431 optokuplör geri beslemesi eklenmesi yer almaktadır. Daha yüksek güç (100W'a kadar) için MOSFET'lere geçin. Taşınabilirlik için, pil ömrünü uzatmak amacıyla senkronize doğrultma yöntemini deneyin.
Çevre dostu bir çözüm; ATX transformatörünü tekrar kullanın. Daha fazla akım için üniteleri paralel bağlayarak kapasiteyi artırın.