30 Amper Lineer Power Supply

Giriş

Antrak derneğinde; ne zaman bir power supply konusu açılsa, herkes switching supply kerametinden bahseder. Lineer power supply söz konusu olunca, kontrol kartında ne kullansak, yine atadan kalma 723 lü bir şey mi yapsak diye laflarız.
Ben kendime laboratuvar için Ali expresde satılan “ DIY 0-30 volt 3 Ampere” power supply kit devresinden bir adet dual supply yaptıktan sonra, bakınız resim1 ;

Resim 1

Bu kartı kullanarak, devreyi 30 amperlik bir power supply haline getirmek için bazı modifikasyonlar yaptım ve resim 2 deki 30 Amperlik lineer power supplyı gerçekleştirdim.

Resim 2

Bahsedilen devrenin şeması, yaklaşık olarak aşağıdaki gibidir.

Devre şeması

Parça listesi de aşağıdadır.

R1 = 2,2 KOhm 1W
R2 = 82 Ohm 1/4W
R3 = 220 Ohm 1/4W
R4 = 4,7 KOhm 1/4W
R5, R6, R13, R20, R21 = 10 KOhm 1/4W
R7 = 0,47 Ohm 5W
R8, R11 = 27 KOhm 1/4W
R9, R19 = 2,2 KOhm 1/4W
R10 = 270 KOhm 1/4W
R12, R18 = 56KOhm 1/4W
R14 = 1,5 KOhm 1/4W
R15, R16 = 1 KOhm 1/4W
R17 = 33 Ohm 1/4W
R22 = 3,9 KOhm 1/4W
RV1 = 100K trimmer
P1, P2 = 10KOhm linear pontesiometer
C1 = 3300 uF/50V electrolytic
C2, C3 = 47uF/50V electrolytic
C4 = 100nF polyester
C5 = 200nF polyester
C6 = 100pF ceramic
C7 = 10uF/50V electrolytic
C8 = 330pF ceramic
C9 = 100pF ceramic
D1, D2, D3, D4 = 1N5402,3,4 diode 2A – RAX GI837U
D5, D6 = 1N4148
D7, D8 = 5,6V Zener
D9, D10 = 1N4148
D11 = 1N4001 diode 1A
Q1 = BC548, NPN transistor or BC547
Q2 = 2N2219 NPN transistor
Q3 = BC557, PNP transistor or BC327
Q4 = 2N3055 NPN power transistor
U1, U2, U3 = TL081, operational amplifier
D12 = LED diode

Ali Expresste satılan devrede ufak tefek değişiklikler olmasına rağmen ana şema aynıdır.
Örneğin gelen devrede, fan için 7824 çıkışı vardır, transistörler daha farklıdır, ama esas aynıdır.
Bu devreyi baştan yapmaktansa, Ali Exp.’de 7-9 dolara satılan hazır devreyi modifiye ettim. Kit halinde gelen kart aşağıdadır.

Hazır kart montaj

Bu devreyi ufak tefek değişiklerle 30 amper verecek hale getirmek mümkün. Bunun için yapılacak temel değişiklikler güç hatlarını kuvvetlendirmek ve çıkış transistörünun emiter ucunu lehimlemeyip, güç modülünün base ucuna bağlamak veya bu transistörü hiç kullanmadan bu uçlardan çıkış alıp 2N 3055 transistörü kullanmak, ayrıca 0.47 Ohm taş direnci yerine takmayıp, bord üzerindeki pad lerinden iki sense ucu alıp kutu içindeki 0.05 Ohm 50 W Olarak hazırladığımız dirence bağlamak. Tekrar özetleyelim:

1-) Negatif hat üzerindeki 0.47 ohm 5 W taş direnci 0.05 ohm 50 W olarak değiştirmek, bunun için 0.1 ohm 25 Watt Aliminyum dirençten iki adedi üst üste koyarak şaseye vidalamak.

2-) Yukarıda bahsedilen bu hat 30 amper yükünü taşıdığı için, köprü diyot negatif çıkışından bu direncin girişine 4 mm^2 tel getirilecek ve lehimlenecek, direnç çıkışı ise negatif uç olarak ön panele alınacak.

3-) Devrede Q4 olarak kullanılan çıkış transistoru 2SD1047 olarak geliyor. NPN bir transistor, 2N3055 in benzeri bu transistor yerine metal kılıf 2N3055 transistor kullanacağız, nedeni bu transistoru daha kolay bir soğutucuya bağlayabiliriz, hatta çıkış modülü soğutucusu yeteri kadar büyükse o soğutucu üzerine de yerleştirebiliriz.

4-) Yapacağımız bir değişiklik daha; devrede bulunan, ELKO ya ilaveten ben 22000 Uf lık bir ELKO daha kullandım.bunu mevcut kart üzerindeki, kullanmadığımız DİYOT girişlerinden, kablo çıkartarak yaptım.

5-) Bir yenilik de 30 Amperi kaldıracak bir köprü diyot kullanmak olacak,bunun için piyasada bol bulunan “ KBPC5010 “ kullandım.

Devre Dizaynındaki detaylara geçmeden evvel aşağıdaki noktalara dikkat etmek gerekir.

1-) 24 Volt trafo çıkışı, köprü diyot bağlantıları, negatif ve pozitif çıkış kabloları, akım kontrol direncine gelen (0.01 ohm 50 W)negatif hat kablosu mutlaka, 4 mm ^2 Enyaf
Kablo olmalı. Bu size kapalı kutu içinde ne olduğunu düşünmeden rahat etmenizi sağlar.

2-) Devrenin kutulanması çok önemli, en pratik ve kolay yolu, aliminyum bir kutu ve gövdenin soğutucu olarak kullanılması, bir de toroid trafo sardırırsanız devreyi benim yaptığımın yarısı kadar yere sığdırabilirsiniz. Burada iş sizin becerinize bağlı, kutu içinde güç katı çok yer tuttuğu için, soğutucuyu kutu dışına almak ve ona göre bir fan sistemi yapmak gerekir.

Modifiye Devre:

Ben devre ile gelen 2SD1047 transistör yerine 2N3055 kullandım, bunun nedeni de;
Bu şekilde bu transistoru daha kolay soğutup fanlayabilirsiniz. Ama siz bu ek zahmetten kurtulmak isterseniz, 2SD1047’nin emiter bacağını lehimlenmeden uygun bir soğutucu ile yerine takar ve buna da bir mini fan koyarsanız ve bağlantıları uygun yaparsanız sorun olmaz.
Benim kullandığım çıkış transistörleri 2 adet BUV98 idi, bu çok doğru bir seçim değil çünkü; bir transistöre 15 amper yük biniyor. Size tavsiyem, 4 adet 2N5686
kullanmak, ki gözünüz arkada kalmasın. Benim kullandığım iki pass transistör 30 amper çekerken transistör başına 15 Amper düşüyor ki, zaten sınır bu. Bu kadar riskli çalışmamak gerekir.

Aşağıdaki şemada kalın siyah hat ile kalın kırmızı hat, ana akım taşıyıcı hat olduğu için bu hatları 4 mm kablo yapalım demiştik. Kontrol kartı üzerinde kablo kalınlaştırması yapmak gereksiz olduğundan, negatif hattı (siyah) köprü diyot negatif ucundan bir kalın kablo ile R7 direncinin girişine bağlıyoruz ve direncin çıkışını da kalın kablo ile power supply negatif çıkışı olarak alıyoruz. R7 direnci tekrarlıyorum; iki adet 25 W 0.1 ohm metal kılıf direnç kutu içinde paralel olarak şaseye vidalanacak. Board üzerinde görülen taş direnç kullanılmayacak.
Keza kırmızı kalın hat olarak gösterilen hattı da ,direk köprü diyot pozitif ucundan,kullanacağımız 5 adet 2N5686 nın Kollektörlerine bağlıyoruz.

Modifiye 1

Devrede ki 2SD1047 yi yerine takmıyorsak. Bu transistorun bord üzerindeki bacak yerlerinden üç adet kablo çıkararak onun yerine kullanacağımız 2N3055 transistorünün kolektör ve base ine bağlıyoruz, 2N3055 in Emitoru, bord üzerindeki yerine bağlanmayacak ve 2N5686 ların base ine gidecek. O halde board üzerindeki, 2SD1047 emiterinin girdiği delikten çıkan kablo ne olacak? O da sense ucu olarak pozitif çıkış terminaline bağlanacak.

Modifiye 2

Son olarak, çıkış transistörlerini de ilave edelim.

Modifiye 3

Board üzerinde montaj yapmayacağımız elemanlar. 2SD1047 çıkış transistoru (bunun bacak yerlerinden kablo çıkarıp 2N3055 e bağlıyoruz)
0.47 ohm luk taş direnç ( bu direncin bağlandığı yerden de iki adet kablo çıkarıp, yerine koyacağımız 0.05 ohm 50 W dirence bağlıyoruz, burada direncin giriş ve çıkış ucuna dikkat edelim,Taş direnci takmayıp,yerlerinden birer kablo çıkaralım, board üzerinde soldan çıkan kablonun bağlandığı direnç ucuna, 4mm negatif hat kablosu bağlanacak. Şema üzerindeki  kablonun dirence bağlandığı yerden de negatif çıkış ucu alınacaktır.

Potansiyometreleri takmıyoruz kablo ile ön panele alıyoruz.

Diyotları takmıyoruz

Led i de takmıyoruz. Ledi de ön panele almak için bir kablo bağlantısı yapıyoruz.

Diyotların yerine Köprü kullanacağız. Diyotları yerlerine lehimlemeyip, board üzerinde sağda kalan diyot deliklerine iki adet siyah ve iki adet kırmızı kablo lehimliyoruz, bunlardan bir siyah bir kırmızı kablo, artı ve eksi olarak ,birisi köprü diyotun, artı ve eksi ucuna gidecek, diğeri de ilave ELKO nun artı ve eksi kutbuna bağlanacak.

Bu arada unutmadan, Ana kart üzerindeki led (akım kontrol led) ve iki adet potansiyometreyi (akım ve voltaj ayarı için) bir kablo ile kutunun önüne almanız gerekeceğinden yerine monte etmeyeceksiniz.

Ayrıca 4 adet 6 Amperlik diyotlar yerlerine takılmayacak çünkü, köprü diyot kullanılacak.

Board üzerinde gelen ana elektrolitik kondansatörü yerine takınız ve yerine takılmayan diyot padlerinden biri 22000 mikrofarad 100 volt kondansatöre, diğeri de köprü diyota gidecek 4 uç çıkarınız.

Modifiye 4

Modifiye 5

Son olarak, köprü diyotu soğutucuya bağlayın, köprü diyotun AC uclarından, board üzerindeki konnektore 24 volt girişi olacak. Köprü üzerindeki + ve – uçlarından kalın kablolar, 0.05 ohm 50 W dirence ve çıkış transistorları kollektorüne gideceği için, buradan bir terminal yardımı ile bu bağlantıyı yapmakta fayda var, çünkü bu kalın kablolar ile işlem yapmak zor oluyor.
Kısaca özetlemeye çalıştım.Detaylar size ait, fan seçimi, fan için ayrı trafo mu kullanmalı, koruma devreleri vs.. Ben board üzerindeki 24 volt çıkışını, fan için kullandım, burada ya 24 voltluk fan veya benim gibi 2 adet 12 voltluk fan kullanabilirsiniz. Ben 70 derecelik termik ile fan çalışmasını, 90 derecelik termik ile de devrenin kapanmasını planladım. Burada çok ağır yük altında çalışmalarda, devre 90 derecelik termik ile kapanırsa, fanlar bir süre daha çalışmalı, bu nedenle, fan için ayrı bir trafo kullanmak daha iyi olur. Devamlı 30 Amper çekimlerinde, devrenin iyi çalışması için, soğutucular ve fan çok önemli. Ben KSD-01F H70 Santigrad kullandım. Bu tip termik koruyucular ile değişik dizaynlar yapabilirsiniz.
Bu kadar lafa da gerek yok zaten, devre şemasına bakarak, neler yapılacağı ortada, ben püf noktalara temas ettim.

Modifiye 6

Son olarak bu resmi de koyuyorum ki, bir hata olmasın. Trafo 20-30 A 24 volt olacak.Bu devreyi, Telsiz için yani 13.8 Volt için yapıyorsanız, daha düşük voltajda trafo kullanmanız çok daha iyi olacaktır 12-15 Volt trafo size yeter abii ki 30 A olmak şartı ile. Burada 10000 mikrofarat görülen elektrolitik kondansatör yazıda 22.000 olarak yazılmıştır.ne kadar büyük o kadar iyidir.

Devre denenmiştir , çok güzel çalışmaktadır 2-30 volt arası  voltaj ayarlı ve akım sınırlamalıdır.

Başarılar dilerim.

TA2FR