Güç kaynağı etkili soğutma yöntemleri

[TA3UIS]

30V-3A ayarlı güç kaynağından 1V ve 3A yük bağladığımda aşağıdaki kurulumda 2-3 dk içinde °C lere yaklaşıyor 2SC5200, 61A10. Taş direnç 130 dereceleri buluyor.

Bu güç kaynağı için nasıl bir kutu ve soğutma sistemi fan vs kullanayım ki sıcaklıklar max 85 °C geçmesin ?

 

[taydin]

Öncelikle 1V 3A çekilirken neden bu kadar ısınıyor da 30V 3A çekerken bu kadar ısınmıyor onu anlamaya çalış. Ondan sonra tedbirlere bakalım.

 

[TA3UIS]

Bir.borudan voltaj, akımı yani suyu ittirdiğinde voltaj ne kadar fazla olursa akım o derece hızlı akar yani yüksek akım akabilir.

Burada voltajın ittirme kuvveti. ( yüksekliği ) ne kadar çoksa o kadar hızlı ve fazla su ittirir. Yani yüksek akım iletebilir.

Ama burada sınırlayıcı olan bir şey var o da borunun çapı.

Boru çapı da burada transistörün kapasitesi oluyor.
Boru çapı dar olunca voltajın akımı itme performansı azalıyor direnci artıyor ve ısınıyor.

Doğru anlattım mı?

 

[132kHz]

Şöyle düşünün bu bir lineer güç kaynağı çalişma pernsibi nedir
Smps güç kaynağından farkı nedir girişinden kaç volt kaç amper giriyor çıkışından kaç volt kaç amper çıkıyor aradaki fark ne oluyor

 

[TA3UIS]

Dersimi iyi çalışmamış mıyım?

 

[taydin]

Baraj örneğinden gidersek, barajın su yüksekliği iki durumda da aynı (doğrultucu çıkış voltajı). Borudan akan su miktarı da aynı (3A). Tek değişen, borunun suyu ne kadar aşağıya ilettiği.

 

[TA3UIS]

Burada borunun suyu ne kadar aşağıya ilettiği ile transistörün kapasitesi aynı anlamda değil mi?

 

[taydin]

Burada borunun suyu ne kadar aşağıya ilettiği ile transistörün kapasitesi aynı anlamda değil mi?

Orada şu iki durumu düşün:

1) Boru, barajın su seviyesine yakın yerden suyu alıyor, 1 m aşağıdaki bir havuza boşaltıyor. Boruya uygulanan basınca X diyelim.

2) Boru, barajın su seviyesine yakın yerden suyu alıyor, 30 m aşağıdaki bir havuza boşaltıyor. Boruya uygulanan basınca Y diyelim.

Hangi basınç değeri daha yüksektir? Hangi borunun daha dayanıklı imal edilmesi lazım?

 

[TA3UIS]

Cevap : X
Çünkü 30 metrelik boruda su borunun yüksekliği kadar bir alana yayılır ve basınç dağılır su aşağı daha rahat iner, boruya etkisi de az olur.

Ama 1 metrelik boruda yükseklik daha az olduğu için bir anda su inmeye çalışır ani yüksek ve yüksek basınç oluşur. Boru sağlam değilse patlar

 

[taydin]

Olayı biraz daha düşünmen lazım 30 m aşağı suyu ileten borudaki stres çok daha fazla olur.

Güç kaynağındaki transistörü de işte bu boru gibi düşünebiliriz. Doğrultucu çıkışındaki 33VDC yi 30VDC ye rahatlıkla düşürür, fazla stres görmez. Ama 33VDC yi 1VDC ye düşürürken çok büyük stres görür. Bu stresi de ısı şeklinde ortaya koyar. Bu ısıyı uzaklaştırmak için de çok daha büyük soğutucu, fan ile hava akışı, veya ikisi birden gerekir. Belki ikisi birden de yeterli olmaz, iki tane transistörü paralel bağlaman gerekebilir (Aynı su miktarını iki ayrı boru ile taşıyorsun).

 

[TA3UIS]

Diyelim 30 litre su aldık birini 1 metrelik borudan, diğerini 100 metrelik borudan aşağı boşaltıyoruz.

Boru çapları aynıysa, 100 metrelik borudan yüksekliğinin verdiği avantajla da daha rahat salına salına inmez mi aşağıya?

 

[taydin]

Barajda su değil de topların olduğunu düşün. neredeyse yatay olan ilk boruda, toplar güzelce yuvarlanarak gidecek ve havuza akacak. Ama 30 m aşağı kıvrılan boruda ne olacak? O top önce büyük bir hızla borunun karşı duvarına çarpacak. Sekecek, diğer duvara çarpacak. Langır lungur aşağı inecek.

 

[TA3UIS]

Transistör tahminim doğruydu ama

 

[TA3UIS]

Demek ki diğer 2SC5200 ü de aynı soğutucuya monte edeceğim, belki soğutucu yetmeyecek başka bir soğutu daha takacağım.

 

[TA3UIS]

2 adet 2SC52 leri paralel bağlamak için bacak bağlantıları,

1 1
2 2
3 3

Gövde kısmı da aynı soğutucu üzerinde yalıtılmadan dursa sıkıntı olmayacak galiba.

 

[frmman]

Anoloji ile açıklamak yerine şu şekilde düşünebilirsiniz. LDO tipi bu tarz güç kaynaklarında ısıya dönüşen güç hesabı:

Isıya dönüşen güç = (Güç kaynağı max voltajı - istenen volt ) x Akım

şeklinde hesaplanır.

Aşağıdaki örnek 30V max çıkışı olan bir adaptörden her iki durumda 3 amper çekilince 2V ve 27V için ısıya dönüşen gücü göstermektedir.

(30V - 2V) x 3A = 84 Watt
(30V - 27V) x 3A = 9 Watt

 

[taydin]

Evet gövdeyi doğrudan soğutucuya bağlamak, soğutma açısından iyi birşey. Ama soğutucuda, doğrultucu çıkış voltajının olması da çok sakıncalı bir durum. Kazaları sebep olabilir. Eğer komple soğutucuyu kutunun içerisine sığdırabileceksen izolesiz yapabilirsin. Ama eğer soğutucu dışarıda olacaksa orada 33 VDC olması uygun olmaz.

Transistörleri doğrudan paralel bağlamamak lazım. Bunu yaparsan, transistörlerin mevcut akımı dengeli olarak paylaşacağının bir garantisi yok. Onun yerine aşağıdaki gibi bir bağlantı olabilir ve dirençleri de 0.22 Ω gibi seçebilirsin

 

[132kHz]

Bu su- elektrik benzetmelerini bir türlü sevemedim

Bu lineer güç kaynagını şöyle modelleyebiliriz
33 voltluk dc bir gerilim kaynağının artısına seri bağlı ayarlı bir direnç olsun bu direncin çıkışı güç kaynagının çıkışının + sı olsun - dogrudan girişten çıkışa gelsin bu durumda :
Vçikiş = Vgiriş - Vdirenç
Içikiş = Idirenç = Igiriş
Pgiriş = Pdirenç + Pyük

Burada Pdirenç = Vdirenç * Idirenç
Burada I direnç ile oynayamayız çünkü bu çıkıştan istenen akım Vdirenç ise Girişteki voltaj ile çıkıştaki voltajın farkı çıkıştaki voltaj ile de oynayamayız çünkü bu yine çıkıştan istenen voltaj ama v giriş ile oynayabiliriz böylece Pdirenci yani transistör üzerinde düşen gücü azaltabiliriz ( burada bahsettigim direnç hayali bir direnç güç kaynagındaki pass transistörleri modelllemek için )
Peki bunu nasıl yapabiliriz Kademeli bir trafo kullanarak röleler ile giriş voltajını seçebilirz ornegin 4 tane 8 v luk sargı olsun eger 5 v ihtiyacimiz varsa tek sargıyı seçer girişe 8 v veririz eger 12 v ihtiyacimiz var ise 2 seri sargı seçer girişe 16 volt veririz 20 v ihtiyacimiz var ise 3 seri sargı seçer girişe 24 v veririz 30 v ihtiyacimiz varsa 4 seri sargı seçer girişe 32 v veririz gibi
Tabi bu işlemi otomatik yapacak bir devre tasarlamak da gerek

 

[taydin]

Bu su- elektrik benzetmelerini bir türlü sevemedim

Şu benzetme daha iyi: Bir kamyonun kasası karpuzlarla dolu. Bir grup amele de sıraya dizilmiş, karpuzları kamyondan alıyor, elden ele aktara aktara manavın tezgahına koyuyor.

Akım: İlerleyen karpuzlar.
Direnç: Amelelerin sigara içme, muhabbet etme, veya tembellikten dolayı işi yavaşlatması.
Voltaj: "Çalışın lan!" diye bağıran toptancı.

 

[TA3UIS]

Transistörleri doğrudan paralel bağlamamak lazım. Bunu yaparsan, transistörlerin mevcut akımı dengeli olarak paylaşacağının bir garantisi yok. Onun yerine aşağıdaki gibi bir bağlantı olabilir ve dirençleri de 0.22 Ω gibi seçebilirsin

Direnç koyunca yükü paylaşımda neden fark yaratıyor ?