5.2V, 5.25A güç kaynağı

[taydin]

Aabi bir transformatör ya VA olarak ya da W olarak anılır.
W olarak hesaplandığında zaten saniyedeki 100 adetlik akımları karşılıyacak demektir.
Kaba hesapla istemiş olduğun sekonder gücü bu gerilim için 40W civarıdır. Aşırı tolerans ta bıraktık.
Yani 30W sekonder gücü rahatlıkla yetmektedir. Ama trafocu 30W değil de 30VA hesabına göre sararsa iş kötü.

RMS'e göre güç hesap edersek 60W lık trafo gerekiyor. Ortalama güce göre hesap edersek 37.5W yapıyor. Hmm, aslında dediğin gibi çok da farklı değil. Pazartesi trafocuya bir sorayım bakalım ne diyecek

 

[taydin]

Şöyle bir sonuç çıkıyor. İlk andaki darbe akımı 51A e çıkıyor. Ama sonrasındaki akım 16A seviyesinde. 2A daha düşük. Tabi beklendiği üzere, ripple daha az.

Buradan aslında şunu da görebiliyoruz, bence bu da önemli bir bilgi. Öyle keyfi olarak 40,000 µF yapayım, veya 100,000 µF yapayım demek olmuyor, çünkü ilk anda oluşacak darbe akımı çok büyük bir değere ulaşıyor. Böyle bir devreyi de gerçekleştirirsen, iş biraz rus ruletine dönüyor. Sen fişi prize taktığın anda, eğer o anda 220V'un pik değeri varsa, maksimum darbe akımı geçecek ve belki de köprü diyotları havaya uçuracak.

O yüzden, ne kadar yüksek filtre kapasitesi koyarsan o kadar iyi demek doğru değil.

Hatta, böyle 50 Hz ile çalışan lineer devrelerde low ESR kondansatör bile kullanmamak lazım, çünkü bu da ilk andaki darbe akımını çok artıracak, ve sonrasında da kondansatör her şarj olurken çok yüksek akımla şarj olacaktır

 

[taydin]

Güç gereksinimi 5V ta 5.5A değil mi? Continius.
5X5.5=27.5W
W işareti varsa bu değer efektif gücü ifade eder. VA demiş olsaydım işler karışırdı.
Biz de 30W dedik. Hatta 40W a çıktık ki toleransımız yüksek olsun.

Regülasyon için 2V marj koymuştuk. Eğer şebeke voltajı normalden yüksekse, regülatör üzerinde daha da yüksek voltaj düşebilir. Mesela 4V. 5.25A de akım geçecek en kötü durumda. Yani sadece regülatörde 21W gücü ısıya dönüştürüyor olacağız. Trafo da ısınacak, oradan da güç kaybı var. Hatta bu akım değerlerinde kondansatörler de ısınacak. O yüzden marjı çok daha yüksek tutmak lazım.

Çok yüksek kapasite kullanımını ben de gereksiz görüyorum. Ancak ESR bence önemlidir.
İdeal ripple değeri hesaplanarak uygun kapasite kullanımı daha mantıklıdır.

Gereksizden öte, aynı zamanda zararlı! Eğer ilk anda sel gibi akacak akıma dayanacak köprü diyot yoksa, aşırı filtre kapasitörü devreyi yakabilir.

 

[kesmez]

Trafonun başlangıçta verdiği yüksek akımı önemsemeyin. Trafoya bir şey olmaz. Hatta şok bile kullanmanıza gerek yok fakat kullansanız daha iyi olur. Trafolar ısınarak bozulurlar. Çekilen o ani güç trafoyu ısıtmayacağı için bozulmada olmaz.
doğrultma diyotlarından da endişelenmeyin. Diyotlar anlık olarak kat bekat fazla akım taşıyabilirler.

 

[taydin]

Peki bu özelliklere göre trafonun sekonderini kaç ampere göre sardırmak lazım? Anlık da olsa peryodik olarak 18A çekmeye devam edecek ...

 

[serkan_48]

Abi kondansator sarj olduktan sonra bu akim dusmeyecek mi? Tamam ilk bos iken anlik bu akimi cekecek ancak sarjdan sonra bu akim düşecek ve cikistan akim cektikce trafodan cekilen akimda bu akim olmayacakmi?

Yanlismi dusunuyorum.

 

[taydin]

Ben de hep öyle canlandırmıştım kafamda Serkan. Ama gerçekte olan şu: Doğrultulmuş AC sinyal sıfıra yaklaşırken, artık yük kondansatörden besleniyor ve kondansatör deşarj oluyor. Sonra AC sinyal tekrar yükselince bu sefer trafonun sekonderi hem kondansatörleri tekrar şarj etmeli, hem de yükü beslemeye devam etmeli. Eğer kaçak dirençler ve kapasitelerin ESR'si de düşük ise, kapasiteler çok yüksek akım çekerek şarj oluyor. Simulasyonda bu net bir şekilde görülüyor. Ancak şok koyarak şarj akımının tepe değerini biraz azaltıyoruz.

Burada benim anlamaya çalıştığım, trafo sekonderini AM3 akımının ortalama değerine göre mi, RMS değerine göre mi, yoksa peak değerine göre mi seçmeli...

 

[taydin]

Aslında bu devreyi kurduktan sonra bütün değerleri ölçüp simulasyonla uyuşuyor mu bakmak lazım

 

[taydin]

Kondansatörden akan akım, şarjı azalan kondansatörün tekrar şarj olması sırasında akan akım. Yüksek olmasının sebebi de, o akımı engelleyecek direnç değerlerinin (kaçak dirençler, trafo sekonder iç direnci, kondansatör ESR) baya düşük olması.

Kondansatör her zaman şarjı azalıyor ve tekrar tam dolduruluyor, sadece ilk anda değil. Dolayısıyla bu yüksek akımlar da sürekli var. Simulasyon mantıklı. Gerçek ölçümlerde fark çıkarsa, kaçak direnç değerlerinden kaynaklanan bir sapma olacaktır. Ama o 18A akım fazla da azalmayacaktır diye düşünüyorum. Hatta fazla da çıkabilir eğer kaçak dirençler gerçek devrede daha düşükse.

 

[taydin]

Demek istediğimi şöyle açıklayayım: Çok yüksek akım verme kapasitesine sahip bir voltaj kaynağı düşünelim. Bu voltaj kaynağına boş bir elektrolitik kondansatör bağladık. Ne olur? Çok yüksek bir akım geçer ve kondansatör sonunda kaynak voltajına şarj olur.

Peki aynı voltaj kaynağına %60 dolu olan bir elektrolitik bağlarsak ne olur? İlk durumdaki kadar yüksek olmasa da, gene nispeten yüksek bir akımla o kondansatör çok kısa sürede %100 dolu hale gelir.

İşte tam dalga doğrultucuda durum bu. Ripple'ın en düşük seviyesine kadar boşalıyor kondansatör, sonra doğrultulmuş AC voltajın tepe değerine kadar şarj oluyor.

Bu akımı azaltmanın da tek yolu oraya bir şok koymak. Şokun faydası, akımın ani yükselmesini engelliyor, kondansatör biraz daha yavaş dolduruyor. Bu da sorun değil. Önemli olan, kondansatörün AC voltaj fazla düşmeden dolu hale gelmesi. 50 Hz lik şebeke voltajı, 100 Hz lik doğrultulmuş sinyal haline geliyor. her yarım dalga 10 ms diyelim. Bunun da 8 ms si, ripple voltajından fazla olduğu süre olsun. Bu durumda, eğer kondansatör 8 ms içinde tam doldurulursa, köprü diyot normal bir şekilde çalışır. 1 ms içinde doldurulursa, gene normal bir şekilde çalışır, ama o kondansatörü 1 ms içinde doldurmak için işte böyle 18A akım akıtman gerekiyor. Şoku daha da büyüterek bu 1 ms süreyi uzatabiliriz.

 

[taydin]

Yükten geçen akım AM2 abi, grafikte var. 18 Amper olan o değil. 18A olan, toplam akım, yani yük + kondansatörün çektiği akım. Yük 5.4A civarında çekiyor.

 

[taydin]

Abi buna regülatör de bağlasak farketmez. Diyelim regülatör koyduk. Kapasitör uçlarında hala aynı ripple'lı voltaj olacak. Voltaj aynı ise, geçen akım da aynı kalacak, 10.6A civarı. Akımların maksimum ve minimumlarını işaretledim.

 

[taydin]

LM317 şimdi denedim, 4V veriyor başka da birşey vermiyor

1A çekince de neredeyse hiç ripple yok, kapasitör akımları da minimal ...

5A lik bir regülatör yapmaya çalıştım opamp ve 2N3055 ile, onda da sonuç alamadım.

 

[taydin]

İşte devre

 

[taydin]

Yükün çektiği akım 800 mA, ama gene kondansatörün çektiği akım fazla. Toplam köprü diyot akımları da fazla. Aynı hikaye, sadece değerler düşük, yük akımı düşük olduğu için.

İstersen TINA'yi indir TI sitesinden biraz da sen döv şunu abi

 

[taydin]

1A lik regülatörde olanın aynısı olacak gene abi. çıkıştan 5A çekilecek, kondansatör 10 küsür, toplam da 18A. Normali bu demekki, insana tuhaf da gelse.

 

[taydin]

Senin devreyi denedim. MJ 15004 modeli yok TINA'da, TIP 2955 ile denedim. Baz direncini 3Ω yapmak zorunda kaldım, yoksa transistör yeterince iletime geçmiyordu ve çıkış voltajı 2V larda kalıyordu.

5A çekince regülasyon kötüleşiyor nedense, ripple dışarı sızıyor. Ama durum gene aynı, kondansatör akımı, yük akımının çok üzerinde. Bana göre simulasyon ile ilgili bir şüphe yok, gerçekten kondansatörden böyle yüksek bir akım geçiyor. Sen bunun mantıklı olmadığını mı düşünüyorsun?

 

[serkan_48]

P=VxI ise buradaki akim anlik akim olmali. Cikis gucu 5 volt 5 amper ise 25 watt. Giris gucu verim kaybi yok farzedersek ( simdilik ) 25 watt a esit olmali. Buradaki gorunen akim pik anlik cekilen maksimum akimi goruyoruz demektir. Tamam buradaki kapasitorler dolma aninda maksimum akimi cekiyor ve sonrasinda akim dusuyordur.

Akimin düşmeme gibi vir durumu olamaz yoksa 10 volt giris gerilimi x 18 amper = 180 watt yaparki ( en son giris gerilimini kaca ciktik hatirlayamadim ) denklemde bir verimsizlik gorunur burada bir atik isi olusacaktirki 180 - 25 = 155 watt bir yerlerden soba gibi atik isi olusmasi lazimdi.

Sanirim simülasyon maksimum anlik akimi bize gosteriyor.

Bence normal uygulamada herhangi bir sorunla karsilasilacagini sanmam.

 

[taydin]

Evet akım anlık zaten Serkan. Dikkat edersen, kondansatör şarj akımının tepe noktası 10.8A, sonra da sabit 5A ile deşarj oluyor. Sonraki yarım dalgada gene aynı şeyler oluyor.

Ama kondansatör şarj olurken az bir kayıp oluyor, o yüzden güç hesabı o şekilde değil. Şöyle düşün, diyelim elimizde bir süper kapasitör var. Bunu çok yüksek akım verme kapasitesine sahip 3V luk bir güç kaynağına bağladık. 1000A'e yakın bir akım ile bu kapasitör neredeyse anında 3V'a şarj olacak. Ama bu sırada 3 KW güç mü harcanır? Harcanmaz. Eğer harcansaydı, o zaman o kapasitörde hiçbir enerji birikmemiş olması lazım, hepsi ısı ile kaybolması lazımdı. Ama gerçekte çok az bir kısmı ısı ile kaybolur ve enerjinin çoğu kapasitörde biriktirilmiş olur.

 

[taydin]

TIP 2955 ile MJ15004 kıyaslanamaz bile. HFE çok önemlidir. MJ15004 ün akım kazancı 125 civarıdır.
TIP 2955 kullanılacak ise başka bir transistör ile sürmek gereklidir. Bu uygulamada Vbe için uygulanacak gerilim artırılacaktır. Takribi 0.8V+0.8V=1.6V Bu gerilim de 1 ohm direncin değerin 1.6ohm yapmayı gerektirir. LM317 den 1.5A akım çekilebiliyorsa 1 ohm direnç olduğu gibi kalabilir.

Evet zaten amaç regülatörü doğru çalışır hale getirmek değildi, gereken akımı çekebilmek idi.

Bu arada EEVBlog'daki bir vatandaş Meanwell diye bir firmadan SMPS bakmamı söylemişti. Hakkaten adamlarda benim işime neredeyse tam yarayacak SMPS güç kaynağı var.

https://www.pulsar.pl/pl/karta/QP-150D.pdf

QP-150C modeli:

5V, adjustable, 15A x1
+15V fixed 3A x1
-15V fixed 2A x1
-5V fixed 0.6A x1

Türkiye temsilcisi de var, ama ben herhalde mouser den alacağım. Fiyat 80 Avro gibi. Yalnız muhtemelen bunun içindeki PCB yi çıkarıp güç kaynağının orijinal kutusuna koyacağım, çünkü 12V elde etmek gerekecek, şebeke 50 Hz senkronizasyon devresi, "power good" sinyali ve "power on" sinyalini gerçekleştirmem gerekecek.