Çok meşhur Korad KA3005D güç kaynağımızı öncelikle dinamik yük testine tabi tutacağız. Çok popüler bir fiyat performans ürünü. Şimdiye kadar bu tarz bir test yapan olmadığı için foyası ortaya çıkmamış sanırım.
Bu tip testler için iyi bir yapay yük gerekli fakat bende yok. Yük olarak direnç kullanıp, akımı anahtarlamak için şemadaki düzeneği kurdum. Anahtarlama palsleri sinyal jeneratöründen gelecek. Sinyal jeneratörünün başına bir iş gelmesin diye TLP350 kullandım. Mos sürücüyü beslemek için harici 13V gerekli. Trimpotlar akımın yükselen ve düşen kenar eğimini ayarlamak için. Devreyi kurduktan sonra yaklaşık 0.5A/us olarak ayarladım. 0.05 Ohm şönt üzerine düşen gerilimi osiloskopta 50mV/A olarak göreceğiz. Yük direnci olarak farklı kombinasyonlarda kullanabileceğim 4 adet 2.5 Ohm alüminyum kasalı direncim var.
DİNAMİK YÜK TESTLERİ:
Turkuaz ışın akım darbelerini, mor ışın korad'ın cevabını gösteriyor. İlk görseller modifikasyon öncesi, ikinciler "MOD 1" sonrası.
Güç kaynağı 20V / 5A e ayarlı. Çıkışında 200 Ohm sabit direnç ile 100mA çekiliyor. Bu durumda 7.5 Ohm yük direncini 1ms darbe ile anahtarlayınca 100mA/2.76A yük geçiş cevabı aşağıdaki gibi.
Akım kesilip voltaj toparlanamadan yeni bir darbe gelecek şekilde darbe frekansını arttırınca işler biraz daha çirkinleşti. Modifikasyon sonrası sorun yok.
150us darbe ile 400Hz deneyince 2V a yakın salınım oluştu. Modifikasyon sonrası sorun yok.
"MOD 1" sonrası 100mA/2.76A geçiş cevabına yakından bakarsak aşağıdaki gibi. Genel olarak yük geçiş cevabında artık sapıtma yok.
Akımı 2A e sınırlayıp anahtarlama esnasında (yine 7.5Ohm direnç ile) gerilimin 15V a kadar düşmesini sağladım. Serbest kalınca hatırı sayılır bir overshoot var. Solda orijinal hali sağda ise "MOD 1" uygulandıktan sonraki hali görülüyor.
RIPPLE / NOISE TESTLERİ:
Odada belirgin common mode gürültü üreten bir şey yok. Biri hariç, onu en sona sakladım.
Dışarıdan alınan gürültüyü minimum tutmak için terminallere bağlı kabloyu burdum proba görüldüğü şekilde bağladım. Bu çok önemli.
İlk olarak güç kaynağı kapalı ve fişi çekili iken arka plan gürültüsü şu şekilde:
15V yüksüz iken aşağıda.
Sonraki testlerde de görüleceği gibi ne olursa olsun çıkış üzerinde 50Hz şebeke ile ilişkili düşük frekanslı bir salınım var. Bu da olmasa çıkış ip gibi dümdüz olacak aslında. Bunu bir sorun kabul edip uğraşmadım.
15V 2.5A CV mod aşağıda. Görülen 20ms periyotlu pikler ana kapasitörün akım çektiği anlara denk geliyor. Sağdaki görselde "MOD 5" sayesinde bu piklerin artık olmadığı görülüyor. Ayrıca noise bakımından daha temiz bir görüntü var. Bu da "MOD 3" sayesinde olmalı.
Tepki çok hızlı olduğundan SMPS güç kaynaklarında anahtarlama frekansı ile ilişkili türde bir ripple lineer güç kaynaklarında olmuyor. Aşağıda görülen ana salınım farklı bir şey.
15V 2.5A CC mod aşağıda. 50Hz lik bir salınım karşımıza çıktı. Bunun sebebi sargı şeklindeki ucuz şönt direncin transformatörden etkilenmesi. "MOD 2" uygulandıktan sonra CC mod sağdaki gibi tertemiz.
Bu da ses sistemini besleyen dandik 12V SMPS fişe takılıysa.
MODİFİKASYONLAR:
MOD 1:
Aslında bunu uzun zaman önce güç kaynağını aldığımda yapmıştım. Akım ve gerilim karşılaştıcı opamlarda 10nf görmek abuk gelmişti. Yerlerine 100pf takmıştım.
Uygulanması en basit ve kesinlikle yapılması gereken modifikasyon bu. Çünkü güç kaynağının dinamik tepkisi gerçekten kabul edilemeyecek kadar berbat. Sadece iki kapasitör (C28 ve C35) kontrol edilecek ve eğer 10nf ise sökülüp yerlerine 100pf takılacak.
MOD 2:
Tel sargı şeklindeki 0.1 Ohm şönt direnci transformatöre yakın olmasının da etkisiyle cihaz akım sınırlamasına girdiğinde (CC) çıkış gerilimi üzerine 50Hz bozucu bir sinyal bindiriyor.
Orijinal şönt direnci iptal edip Elimdeki DALE 0.025 Ohm dirençlerden dört adedini seri bağlayarak kullandım. Dirençleri kartın arka yüzüne koydum. Önde olurlarsa orijinal direncine kıyasla çok daha az olsa da yine trafodan etkilenme söz konusu oluyor. Görseldeki tel köprülerin bu mod ile alakası yok. Onlar diğer bir modifikasyon için.
Şönt direncin 5A akım çekildiğinde 2.5W bir gücü ısıya çevireceği dikkate alınarak değişim yapılmalı.
Aslında şöntü okuyan opamp kazancı ile oynanarak daha düşük değerde şönt direnç de takılabilir. Ama bu mevcut pcb ile ne kadar hassasiyet sağlanabilir denemek lazım.
MOD 3:
Bu modifikasyon ile güç kaynağının çıkış gerilimini okuyan kısmını düzeltiyoruz. İlk görsel çıkış gerilimini okuyan kısmın orijinal hali, ikinci ise uyguladığımız modifikasyonlu hali.
Bu değişikliğin sonuca pek fazla etkisi olmadı fakat güç kaynağı nasıl tasarlanmaz konusuna örnek teşkil ediyor. Çünkü doğru düşünülüp yanlış hayata geçirilmiş bir tasarım var burada.
Çıkış gerilimi banana jaklardan dönüş alınarak gerilim bölücü dirençlerden geçirilmiş ve 1 kazançlı diferansiyel opamp'a girilmiş. Fakat uygulama yanlış yapılmış. Hem gerilimi opamp öncesi bölmeye gerek yok, hem de pcb deki yapıya bakıldığında opamp aslında diferansiyel amp yapısından beklenen şekilde çalışmıyor. Kontrol devresinin GND si, güç katının + ucu sense hattı ile taşınıp opamp'ın dibinde birleştirilmiş. Bu yanlış. Sense hatları tamamen bağımsız olarak kaynaktan hedefe taşınmak ve pcb de paralel hatlar halinde çizilmek zorunda.
Modifikasyon ile olması gerektiği gibi bir diferansiyel gerilim okuması sağlıyoruz. Gerilimi opamp öncesi bölen yapıyı da kaldırdık. Yeni direransiyel amp'ımız zaten kazanç yapmıyor, zayıflatıcı olarak çalışıyor.
Orijinal halinin gerilim bölme oranı 1/11.04 iken modifikasyon sonrası 1/10.42 oluyor. İşlem sonrası cihaza kalibrasyon yaparak gerilim okumasındaki hatayı düzeltiyoruz. Akım ve gerilim kalibrasyonunun nasıl yapılacağı youtube da var.
Kullanılan dirençlerin toleransları çok önemli. 10k dirençleri zaten var olan devreden aldım. 39k ve 4.7k olanları ise elimdeki 805 kılıf dirençler arasında ölçüm yapıp, tam aynı değeri verenleri kullandım.
Kartın arka yüzünde banana jaklardan gelen VSense hatlarına ait orijinal yolları kesiyoruz. Kare içinde GND ye bağlı bir via var, etrafını kazıyarak ayırıyoruz. Kırmızı kablo ile kontrol devresinin GND sini, güç katının + ucu ile doğru noktadan birleştirmiş oluyoruz. Sarılı ikili kablo ile Vsense hatlarını sense jakından alıp kartın ön yüzündeki dirrefansiyel amp girişine kadar taşıyoruz.
Kartın ön yüzünün işlemsiz halini çekmeyi unuttum. Eksilen elemanlar olduğuna dikkat. İşlem sonrası böyle görünüyor.
MOD 4:
İşaretli kısımda normalde 100 Ohm direnç var. Buraya 100 Ohm yerine 1k takıp, ona paralel 100nf ekledim. Bu şekilde yük geçiş cevabında bir miktar daha iyileşme oldu.
MOD 5:
Ripple / Noise testlerinde çıkış gerilimi üzerine binmiş tam 50Hz tepe ve dip noktalarına denk gelen pikler görülüyordu. Bu pikler köprü diyot sonrası ana kapasitörün akıma asıldığı anlar. Köprü diyot AC girişine hurda bir güç kaynağından söktüğüm 0.68uf kapasitörü ekleyerek etkisini minimuma indirdim.
MOD 6:
Güç kartındaki trafo sargılarını anahtarlayan rölelerin GND si anakarta geliyor. Fakat hatalı şekilde analog GND ile birleştirilmiş. Kartın ön yüzündeki soketin dibinden bağlantısını kesip, arka yüzünde görülen kırmızı kablo ile olması gereken yere bağlıyoruz.
Ayrıca karttaki regülatörlerin giriş ve çıkışında bulunması gereken kapasitörlerin kimisi anya da kimisi konya da konumlandırılmış. Bazılarının dibine seramik kapasitörler ekledim.
Bu tip testler için iyi bir yapay yük gerekli fakat bende yok. Yük olarak direnç kullanıp, akımı anahtarlamak için şemadaki düzeneği kurdum. Anahtarlama palsleri sinyal jeneratöründen gelecek. Sinyal jeneratörünün başına bir iş gelmesin diye TLP350 kullandım. Mos sürücüyü beslemek için harici 13V gerekli. Trimpotlar akımın yükselen ve düşen kenar eğimini ayarlamak için. Devreyi kurduktan sonra yaklaşık 0.5A/us olarak ayarladım. 0.05 Ohm şönt üzerine düşen gerilimi osiloskopta 50mV/A olarak göreceğiz. Yük direnci olarak farklı kombinasyonlarda kullanabileceğim 4 adet 2.5 Ohm alüminyum kasalı direncim var.
DİNAMİK YÜK TESTLERİ:
Turkuaz ışın akım darbelerini, mor ışın korad'ın cevabını gösteriyor. İlk görseller modifikasyon öncesi, ikinciler "MOD 1" sonrası.
Güç kaynağı 20V / 5A e ayarlı. Çıkışında 200 Ohm sabit direnç ile 100mA çekiliyor. Bu durumda 7.5 Ohm yük direncini 1ms darbe ile anahtarlayınca 100mA/2.76A yük geçiş cevabı aşağıdaki gibi.
Akım kesilip voltaj toparlanamadan yeni bir darbe gelecek şekilde darbe frekansını arttırınca işler biraz daha çirkinleşti. Modifikasyon sonrası sorun yok.
150us darbe ile 400Hz deneyince 2V a yakın salınım oluştu. Modifikasyon sonrası sorun yok.
"MOD 1" sonrası 100mA/2.76A geçiş cevabına yakından bakarsak aşağıdaki gibi. Genel olarak yük geçiş cevabında artık sapıtma yok.
Akımı 2A e sınırlayıp anahtarlama esnasında (yine 7.5Ohm direnç ile) gerilimin 15V a kadar düşmesini sağladım. Serbest kalınca hatırı sayılır bir overshoot var. Solda orijinal hali sağda ise "MOD 1" uygulandıktan sonraki hali görülüyor.
RIPPLE / NOISE TESTLERİ:
Odada belirgin common mode gürültü üreten bir şey yok. Biri hariç, onu en sona sakladım.
Dışarıdan alınan gürültüyü minimum tutmak için terminallere bağlı kabloyu burdum proba görüldüğü şekilde bağladım. Bu çok önemli.
İlk olarak güç kaynağı kapalı ve fişi çekili iken arka plan gürültüsü şu şekilde:
15V yüksüz iken aşağıda.
Sonraki testlerde de görüleceği gibi ne olursa olsun çıkış üzerinde 50Hz şebeke ile ilişkili düşük frekanslı bir salınım var. Bu da olmasa çıkış ip gibi dümdüz olacak aslında. Bunu bir sorun kabul edip uğraşmadım.
15V 2.5A CV mod aşağıda. Görülen 20ms periyotlu pikler ana kapasitörün akım çektiği anlara denk geliyor. Sağdaki görselde "MOD 5" sayesinde bu piklerin artık olmadığı görülüyor. Ayrıca noise bakımından daha temiz bir görüntü var. Bu da "MOD 3" sayesinde olmalı.
Tepki çok hızlı olduğundan SMPS güç kaynaklarında anahtarlama frekansı ile ilişkili türde bir ripple lineer güç kaynaklarında olmuyor. Aşağıda görülen ana salınım farklı bir şey.
15V 2.5A CC mod aşağıda. 50Hz lik bir salınım karşımıza çıktı. Bunun sebebi sargı şeklindeki ucuz şönt direncin transformatörden etkilenmesi. "MOD 2" uygulandıktan sonra CC mod sağdaki gibi tertemiz.
Bu da ses sistemini besleyen dandik 12V SMPS fişe takılıysa.
MODİFİKASYONLAR:
MOD 1:
Aslında bunu uzun zaman önce güç kaynağını aldığımda yapmıştım. Akım ve gerilim karşılaştıcı opamlarda 10nf görmek abuk gelmişti. Yerlerine 100pf takmıştım.
Uygulanması en basit ve kesinlikle yapılması gereken modifikasyon bu. Çünkü güç kaynağının dinamik tepkisi gerçekten kabul edilemeyecek kadar berbat. Sadece iki kapasitör (C28 ve C35) kontrol edilecek ve eğer 10nf ise sökülüp yerlerine 100pf takılacak.
MOD 2:
Tel sargı şeklindeki 0.1 Ohm şönt direnci transformatöre yakın olmasının da etkisiyle cihaz akım sınırlamasına girdiğinde (CC) çıkış gerilimi üzerine 50Hz bozucu bir sinyal bindiriyor.
Orijinal şönt direnci iptal edip Elimdeki DALE 0.025 Ohm dirençlerden dört adedini seri bağlayarak kullandım. Dirençleri kartın arka yüzüne koydum. Önde olurlarsa orijinal direncine kıyasla çok daha az olsa da yine trafodan etkilenme söz konusu oluyor. Görseldeki tel köprülerin bu mod ile alakası yok. Onlar diğer bir modifikasyon için.
Şönt direncin 5A akım çekildiğinde 2.5W bir gücü ısıya çevireceği dikkate alınarak değişim yapılmalı.
Aslında şöntü okuyan opamp kazancı ile oynanarak daha düşük değerde şönt direnç de takılabilir. Ama bu mevcut pcb ile ne kadar hassasiyet sağlanabilir denemek lazım.
MOD 3:
Bu modifikasyon ile güç kaynağının çıkış gerilimini okuyan kısmını düzeltiyoruz. İlk görsel çıkış gerilimini okuyan kısmın orijinal hali, ikinci ise uyguladığımız modifikasyonlu hali.
Bu değişikliğin sonuca pek fazla etkisi olmadı fakat güç kaynağı nasıl tasarlanmaz konusuna örnek teşkil ediyor. Çünkü doğru düşünülüp yanlış hayata geçirilmiş bir tasarım var burada.
Çıkış gerilimi banana jaklardan dönüş alınarak gerilim bölücü dirençlerden geçirilmiş ve 1 kazançlı diferansiyel opamp'a girilmiş. Fakat uygulama yanlış yapılmış. Hem gerilimi opamp öncesi bölmeye gerek yok, hem de pcb deki yapıya bakıldığında opamp aslında diferansiyel amp yapısından beklenen şekilde çalışmıyor. Kontrol devresinin GND si, güç katının + ucu sense hattı ile taşınıp opamp'ın dibinde birleştirilmiş. Bu yanlış. Sense hatları tamamen bağımsız olarak kaynaktan hedefe taşınmak ve pcb de paralel hatlar halinde çizilmek zorunda.
Modifikasyon ile olması gerektiği gibi bir diferansiyel gerilim okuması sağlıyoruz. Gerilimi opamp öncesi bölen yapıyı da kaldırdık. Yeni direransiyel amp'ımız zaten kazanç yapmıyor, zayıflatıcı olarak çalışıyor.
Orijinal halinin gerilim bölme oranı 1/11.04 iken modifikasyon sonrası 1/10.42 oluyor. İşlem sonrası cihaza kalibrasyon yaparak gerilim okumasındaki hatayı düzeltiyoruz. Akım ve gerilim kalibrasyonunun nasıl yapılacağı youtube da var.
Kullanılan dirençlerin toleransları çok önemli. 10k dirençleri zaten var olan devreden aldım. 39k ve 4.7k olanları ise elimdeki 805 kılıf dirençler arasında ölçüm yapıp, tam aynı değeri verenleri kullandım.
Kartın arka yüzünde banana jaklardan gelen VSense hatlarına ait orijinal yolları kesiyoruz. Kare içinde GND ye bağlı bir via var, etrafını kazıyarak ayırıyoruz. Kırmızı kablo ile kontrol devresinin GND sini, güç katının + ucu ile doğru noktadan birleştirmiş oluyoruz. Sarılı ikili kablo ile Vsense hatlarını sense jakından alıp kartın ön yüzündeki dirrefansiyel amp girişine kadar taşıyoruz.
Kartın ön yüzünün işlemsiz halini çekmeyi unuttum. Eksilen elemanlar olduğuna dikkat. İşlem sonrası böyle görünüyor.
MOD 4:
İşaretli kısımda normalde 100 Ohm direnç var. Buraya 100 Ohm yerine 1k takıp, ona paralel 100nf ekledim. Bu şekilde yük geçiş cevabında bir miktar daha iyileşme oldu.
MOD 5:
Ripple / Noise testlerinde çıkış gerilimi üzerine binmiş tam 50Hz tepe ve dip noktalarına denk gelen pikler görülüyordu. Bu pikler köprü diyot sonrası ana kapasitörün akıma asıldığı anlar. Köprü diyot AC girişine hurda bir güç kaynağından söktüğüm 0.68uf kapasitörü ekleyerek etkisini minimuma indirdim.
MOD 6:
Güç kartındaki trafo sargılarını anahtarlayan rölelerin GND si anakarta geliyor. Fakat hatalı şekilde analog GND ile birleştirilmiş. Kartın ön yüzündeki soketin dibinden bağlantısını kesip, arka yüzünde görülen kırmızı kablo ile olması gereken yere bağlıyoruz.
Ayrıca karttaki regülatörlerin giriş ve çıkışında bulunması gereken kapasitörlerin kimisi anya da kimisi konya da konumlandırılmış. Bazılarının dibine seramik kapasitörler ekledim.
Ekler
Son düzenleme:
Yük kalkınca da sönümlü sinüs beklerdim ...
