Güç kaynağı tasarlayalım

[taydin]

Aslında daha önce bahsettiğim hazır 0-30V güç kaynağı ile ilgili güzel bir tartışma var. Onu okursan o devre sana iyi fikir verebilir. Bu devrenin orijinal tasarımı 0-30V 0-3A olsa da 30V a çıkması sıkıntı idi. En fazla 24-26V lara kadar güvenli çalışıyordu. Ama buradaki tartışma sonrasında o devrenin tam olarak istenen performansı sağlaması için gereken revizyonlar belirlenmiş ve neticede iyi bir tasarım ortaya çıkmış.

0-30V Stabilized Power Supply

We seem to have lost the extensive discussion on this power supply topic. I attached what I believe is the latest version. NOTE the parts list included in the attached zip file is REV 5 dated 12/13/13 and covers the next 125 pages of this tread. 0-30V.zip

www.electronics-lab.com

 

[Endorfin35+]

Güç kaynağının kendi devresi (analog devre ve dijital devre) ideal olarak trafonun ayrı bir sargısından beslenmesi lazım. Bu olmazsa da, hemen doğrultucu çıkışında tamamen bağımsız olarak kendi besleme voltajlarını üretmeli. Yani güç kaynağının dışarı verdiği 5V ayrı, güç kaynağının MCU sunu besleyen 5V ayrı.

Evet en mantıklısı öyle olacak. Mcu yu bağımsız besleyeceğim.

 

[Endorfin35+]

Trafo konusunda bazı kararsızlıklarım var... Çıkışı simetriğe çevirsem mi, 5v ve/veya 12V sabit çıkarsam mı, onları da kontrol ve monitorize etsemmi vs... vs..Bu nedenle analog tasarımı bu noktada şimdilik sonlandırıyorum. Tasarıma tersten geleceğim. Benim için bu aşamada önemli olan opamp ile sabit akım kompanzasyonu yapabiliyor muyum onu görmekti. Simulasyona göre oluyor gibi...

Biraz fazlaca beklentim olduğu için arduino mega üzerinden yürüyeceğim. Analog girişler 10 Bit (1024 step). 10 amperi 10 bir okursam; 10/1024= 0,009A okuma hassasiyetim olur. Buda benim için yeterli. Voltaj için 30/1024 = 0,029V okuma hassasiyeti olur. Düşük voltajlar için belki daha hassas okuma yapabilirim... buda tamam olsun değerleri okuduk. şimdilik....


30V ayarlama için ne kadar hassiyet istiyorum. 0,01Volt. O zaman 30/0,01= 3000 step gerekli buda 14bit Dac yapar ki o elimizde yok.... bakacaz artık çaresine.

10 Amperi 0,01A ile ayarlamak için ise 10/0,01=1000 step yapar bunun içinde 10bit dac gerekli...

Şimdi aklıma takılan iki durum var.

1. Elde ettiğim çözünürlükleri düşük belli bir seviyeye kadar full range kullanıp voltaj veya akım yükseldikçe katlama yöntemi ile ayar hassasiyetini düşürsem mi? Bu durum hem okuma hemde ayarlamada kullanılabilir. (Ne dediğimi ben bile anlamadım : ) )

2. Ben şimdi bir şekilde %1 hassasiyet yakaladım diyelim. 3.05V çıkış ayarladım. Çıkış 3.05V oldu, ölçüldü.

A) Acaba ne kadar salınım olacak .

B) Akım çekilince voltaj 3.04 veya 3.03 oldu ve lm317 bunu düzeltmiyor diyelim. Ozaman mcu dan referansı yükselterek ek bir düzetme yapmak mantıklımı.


Bunlar sorularım değil aklıma takılanlar. Deneyerek çözeceğim bazı şeyleri....

 

[taydin]

Simetrik diye ayrı bir güç kaynağı kategorisi düşünmemek lazım bence. Onun yerine iki ayrı, eşit güç kaynağı yapmak lazım. Böylece bunları istersen simetrik olarak kullanırsın, istersen bir tanesini kullanırsın.

10 mV ve 10 mA çözünürlük başlangıç için makul bir hedef. Böyle bir devreyi tasarlamanın en büyük zorluklar şunlar:

1) Devrenin stabil olması lazım ve hiçbir şart altında osilasyona girmemesi lazım. Bunu da test etmek ve analizini yapmak oldukça ileri seviye konular, ayrıntıları ben de bilmiyorum. Ama işin içine otomatik kontrol teorisi ve bode plot'lar giriyor. Ama başlangıç için sezgisel olarak çalışacak gibi duran bir devre kurup onunla gerçek senaryolarla testler yapılabilir.

2) Devrenin belli bir tepki süresini sağlıyor olması lazım. Mesela diyelim çıkışta 5 A akım çekiliyorken, aniden 10 A çekilmeye başlandı. Bu durumda çıkış voltajının çok fazla dip yapmadan (mesela en fazla 100 mV) çok kısa sürede (mesela 50 µs de) toparlanması ve ayarlanan voltajı vermeye devam etmesi lazım. Aynı şekilde 10 A de 5 A akıma düşünce de çıkış voltajının çok fazla pik yapmaması lazım. Bu da gene otomatik kontrol teorisini ilgilendiren bir konu ve beni de aşıyor Ama gene aynı şekilde, bir devre kurulup bu performans verileri deneysel olarak tespit edilebilir ve deneysel olarak da performans iyileştirilmeye çalışılabilir.

Ama burada şu endişeyi de taşımaya gerek yok: Mesela DAC ile çıkış voltajını ayarlıyor olacaksın. DAC çıkışı 500 iken çıkış voltajı X ise, DAC voltajı 1000 iken çıkış voltajının 2X olması şart değil. Yani devrenin SÜPER LİNEER olmasına gerek yok. Mesela şöyle bir ilişki olsa da olur:

DAC       ÇIKIŞ
200       3V
400       6.17V
600       8.79V
800       11.90V

Buradaki sapmalar, bir kalibrasyon tablosu ile düzeltilebilir. Asıl önemli olan devrenin KARARLI OLMASI. Yani DAC 400 çıkış üretiyorsa ve çıkış da 6.17 V ise, belli sıcaklık değişimlerinde, belli şebeke voltajı değişiminde, belli yük değişimlerinde çıkışın 6.17 V olmaya devam etmesi lazım.

 

[Endorfin35+]

Eyvallah hocam biraz aklim bulanmisti. Simdi birseyler netlesti. Cok iyi olduginu dusundugum basit cozumler buldum. Firsat bulunca Simulasyonda bir deneyim paylasirim.

 

[ckocagil]

Bütün bu tasarımlar neden switching değil de lineer yapılıyor? Basit olması için mi?

 

[Endorfin35+]

Bütün bu tasarımlar neden switching değil de lineer yapılıyor? Basit olması için mi?

1. Basit olsun. Ortaya guzel bisey cikarsa herkez yapabilsin.
2. Swithcing tecrubem yok.
3. Oldum olasi bobinleri sevmem

 

[taydin]

Bütün bu tasarımlar neden switching değil de lineer yapılıyor? Basit olması için mi?

Performans açısından karşılaştırıldığında neredeyse tüm parametrelerde lineer güç kaynakları daha iyi. SMPS'ler sadece boyut, verim gibi maliyet ile ilgili konularda daha iyi. Ama (en azından ben) bir laboratuvar güç kaynağında maliyetten çok performansı isterim

 

[slewrate]

İnsan bir şey tasarlarken birçok şey öğreniyor.

Çok turlu pot bir motor yardımıyla PID ile kontrol edilebilir. (LM317'nin şaseye bağlanan potu)

Lm317 nin adj akımına dayabilecekse analog switcler kullanılarak dirençler anahtarlanabilir. Pot yerine bu dirençler kullanılır.

Dac çıkışına LM675 tarzı güç opampı kullanılabilir.

Mesela OPA548 var akım limitli. Alternatif akımda bile akım limitleyebiliyor. Denemek için 1 tane aldım ama henüz duruyor.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa548.pdf?&ts=1589228351650

Negatif gerilim elde etmek için 7660 kullanılabilir.

 

[taydin]

İnsan bir şey tasarlarken birçok şey öğreniyor.

Çok turlu pot bir motor yardımıyla PID ile kontrol edilebilir. (LM317'nin şaseye bağlanan potu)

Lm317 nin adj akımına dayabilecekse analog switcler kullanılarak dirençler anahtarlanabilir. Pot yerine bu dirençler kullanılır.

Dac çıkışına LM675 tarzı güç opampı kullanılabilir.

Mesela OPA548 var akım limitli. Alternatif akımda bile akım limitleyebiliyor. Denemek için 1 tane aldım ama henüz duruyor.

http://www.ti.com/lit/ds/symlink/opa548.pdf?&ts=1589228351650

Negatif gerilim elde etmek için 7660 kullanılabilir.

Süper birşey! Tek opamp ile 25V 5A lik tam programlanabilir laboratuvar güç kaynağı Bundan iki tane yapsan birçok uygulama için yeterli olur.

 

[Omega]

Süper birşey! Tek opamp ile 25V 5A lik tam programlanabilir laboratuvar güç kaynağı Bundan iki tane yapsan birçok uygulama için yeterli olur.

Tam programlanabilir olması ne demek?Akım ve voltajın MCU ile kontrol edeilmesinden başka ekstra özelliğidemi var?
Ayrıca datasheet de 3 amp continue 5 amp peak diyor.

 

[taydin]

Tam programlanabilir olması ne demek?Akım ve voltajın MCU ile kontrol edeilmesinden başka ekstra özelliğidemi var?

Başka ekstra birşey yok. Ama yetmez mi yav? MCU ile kontrol edilebilirlik çok büyük bir avantaj. Mesela belli bir zaman çizelgesine göre çıkışı açıp kapatabilirsin. Bir devrenin voltaj dalgalanmalarına tepkisini gözlemlemek için suni voltaj dalgalanması oluşturabilirsin.

 

[Omega]

Başka ekstra birşey yok. Ama yetmez mi yav? MCU ile kontrol edilebilirlik çok büyük bir avantaj. Mesela belli bir zaman çizelgesine göre çıkışı açıp kapatabilirsin. Bir devrenin voltaj dalgalanmalarına tepkisini gözlemlemek için suni voltaj dalgalanması oluşturabilirsin.

Yani hiç MCU ile kontrol edilebilen güç kaynağı yapmadım ama normalde her güç kaynağı MCU ile kontrol ediliebilir diye biliyorum.Ama tabi bu da bu chipin içinde olduğundan harici komponent ihtiyacı çok az.

Bir tane de abisi varmış opa549 8 amp cont.10 amp peak
56 USD+KDV fiyatı

 

[taydin]

Yani hiç MCU ile kontrol edilebilen güç kaynağı yapmadım ama normalde her güç kaynağı MCU ile kontrol ediliebilir diye biliyorum.Ama tabi bu da bu chipin içinde olduğundan harici komponent ihtiyacı çok az.

Bende Rigol DP832A var. Bu programlanabilir bir laboratuvar güç kaynağı. Mesela şöyle bir senaryoda çok işime yaradı: Üzerinde uğraştığım ARM kartının ethernet arabirimi nadiren DHCP ile IP adres alamıyordu. Bunu oturup test etmeye kalksam saatlerce başka bir iş yapamayacağım. Ben de güç kaynağına bir zamanlama yapılandırdım. 30 saniyede gücü kesiyor ve tekrar açıyordu. İşletim sistemi de her açılışta DHCP durumunu bir kenara kaydediyordu. Gece yatmadan bu süreci çalıştırıyordum ve sabah duruma bakıyordum. Problemi görüp düzelttikten sonra da bu sefer program gerçekten düzeldi mi diye bu sürekli test ettirdim. birkaç gün problemi görmeyince de "düzeldi" ilan ettim. Programlanabilir güç kaynağı olmasaydı bu problem belki de haftalarca uğraştıracaktı.

 

[taydin]

Bir tane de abisi varmış opa549 8 amp cont.10 amp peak
56 USD+KDV fiyatı

Denenecek devreler listesine ekliyorum

 

[Endorfin35+]

MCU ile kontrol edilebilirlik çok büyük bir avantaj.

Biraz aklım bulandıktan sonra tasarım ilkemi hatırladım ve ana hatları belirginleştirdim. En temel fikir 3 kuruşa 5 köfte elde etmekti... Bu nedenle bazı düşüncelerimden vazgeçtim. Büyük avantajı kaybettik

Aruino Uno ve 4x20 lcd kullanmaya karar verdim. MCU ile voltaj kontrolünden bu porje için vazgeçtim. Dijital olarak istediğim hassasiyeti yakalamak için en az arduino mega kullanmak lazım. Akım ve voltaj potansiyometre ile ayarlanacak. Önceki mesajlarda çizimini paylaştığım lm317 ile yola devam...

Üç temel fonksiyon belirledim.
1. Güç kaynağı
2. Elektronik yük
3. Şarj cihazı

Ön Panel tasarımında: Güç anahtarı, LCD ekran, 2 adet pot (2 adet çok turlu veya 4 adet normal de olabilir),5 adet buton (+,-,set,esc, out) , 2 adet born soket yer alacak. Arduino onunun rx tx bacaklarına dokunmadığım için USB ön panelden dışarı çıkacak ve istenirse yazılım güncelleme, istenirse data aktarımı yapılabilecek.



Ekran görüntülerini ekte paylaşıyorum. Bu dosya aynı zamanda benim programlama kılavuzum mahiyetinde. Şurası şöyle olsaydı iyiydi veya burada çok kötü olmuş önerilerinize açığım. Tabi yazılım henüz yazmadım. Uno nun (328P) hafızasının el verdiği ölçüde bazı özellikleri atmak zorunda kalmam inşallah...

Projeye şu sıra ile ilerleyeceğim.
1. Yazılımın hazırlanması
2. Kutu seçimi ve panel tasarımı
3. Malzeme temini ve belirli ölçüde bread board denemeleri.
4. Pcb çizimi ve baskısı
5. Montaj

 

[Endorfin35+]

@taydin , bu projeyi bitirebilirsem eğer benim için (analog) kalibrasyon ve testlerini yapar mısın?

 

[taydin]

@taydin , bu projeyi bitirebilirsem eğer benim için (analog) kalibrasyon ve testlerini yapar mısın?

Yaparım tabi. Çok da güzel bir konu olur forum için

 

[slewrate]

Bir tane de abisi varmış opa549 8 amp cont.10 amp peak
56 USD+KDV fiyatı

Hocam o kadar yüksek değil fiyatı.

Texas Instruments OPA549S Op-Amp, Güç, 900KHz, 9 → 28 V, 11-Pimli, PFM | Texas Instruments | RS Components Turkey

OPA549S Texas Instruments | Texas Instruments OPA549S Op-Amp, Güç, 900KHz, 9 → 28 V, 11-Pimli, PFM | 660-6594 | RS Online

tr.rsdelivers.com

 

[Endorfin35+]

Bu tda7392 yi opamp olarak kullansak ne olur acaba