AYARLI BESLEME DEVRESİ (Güç Kaynağı) ( POWER SUPPLY )

Besleme devreleri profesyonel veya amatör elektronikçilerin, vazgeçilmez bir el aletidir.

Bu aletler çalışma şekli olarak ikiye ayrılır.
a-) Sabit belli bir gerilim verenler.
b-) Bir de ayarlanabilir olanlar.

Bunlarda kendi arasında yapım şekline göre 2 ye ayrılır.
1-) SMPS olanlar,
2-) Trafo kullanılarak gerilim düşümü sağlayanlar.

Bu yazımda bu konuyu detaylı bir şekilde işlemek istiyorum.

Tabi bir aletin çalışabilmesi için bir kaynak tarafından beslenmesi lazım. Bu kaynak pil, batarya, akü veya evde ana şebeke olabilir. Lakin pil ve batarya bloğunun, kullanılacak cihaza uygun hazırlanması kolay olduğu halde, şebeke geriliminde, bu biraz daha zor.
Sebebi prizdeki şebeke gerilimi 220 Volt’un, cihazınıza uygun olmaması, yani gerilimin yüksek olması. Bunun uygun olması için elektronik bir devreyi, cihazınıza uyacak hale getirmek lazım.
Bunun için bir transformatör kullanılabilir. Transformatörler, çıkıştaki sargı sayısına göre istenen gerilimi ve akımı verir. Fakat transformatörden alınan akım alternatiftir AC (Alternating Current), yani saniyede 50 kere pozitif ve negatif olarak değişir. Bunun, düz olması yani devamlı DC (Direct Current) olması için, diyot veya köprü diyot gereklidir.
Bununla birlikte DC ye çevirdiğimiz gerilimi, kullanacağınız cihazın gerilimine uygun bir zener diyot ve transistör vasıtasıyla, cihazınızı bozmayacak hale getirilmesini sağlarsınız.

Bu Besleme devrelerinde iki çeşit gerilim bağlantısı vardır. Çok bilinen ise 220V mono faz denilen gerilimdir. Yani tek faz ve Nötr den oluşan bir şebekedir.
Avrupada ve Türkiyede evlerde mono faz 220 Volt 50 Hz elektrik kullanılıyor.
Yeni yapılan binalarda da (three phase) yani 3 fazlı elektrik de vardır. Yine de evlerimize 220V olarak gelmektedir.
Bu şekilde 3 faz gelen şebekede 3 faz 1 nötr bulunur. Her faz ile Nötr arası 220V olarak kullanıldığından, faydası vardır. Evin kullanımını 3 faza bölerek kullanmaktadır. Fazların 1 tanesi gitse de evin tamamı elektriksiz kalmaz. Fakat 3 faz genelde asansör hattında kullanılır.
Sayaçlarımız mono faz kullanılır.

Benim çalışmalarım mono faz 220 Volt olduğu için bundan sonraki sözü geçen şemada hep 220 Volt olacak.
Birinci teknik çok eski ve son yıllara kadar kullanıldı. Transformatörler pahalı olduğu için ve bazı sebeplerden dolayı, mümkün olduğunca vazgeçildi.
Bazı yerlerde, yüksek güç isteyen devrelerde, transformatörler hala kullanılmaktadır. Fakat transformatörler elektriğe bağlı olduğunda cihazınız kapalı bile olsa ısınmaya devam ederler. Ayrıca güç ne kadar büyük olacaksa o kadar fazla yer kaplarlar. Gürültü oranları fazla olabilir. Yeni tip transformatörlerde bunlar giderilmeye çalışsa da yine de çok gerekmedikçe kullanılmazlar.

İkinci teknik, SMPS denilen veya ona benzeyen teknikler. Yani 220 Voltu parçalayan palslar.
Bu gün teknoloji çok ileri bir noktada. Bu işi küçük çipler yapıyor. Kare dalga palsları ile bir MOSFET sürerek parçalanan akımı, bir Trafo ile tekrar istenilen gerilime getiriyorlar. Yani küçükte olsa yine bir trafo kullanılıyor.
Bu linkten inceleyebilirsiniz. (https://www.elektrikport.com/makale-detay/smps-(anahtarlamali-guc-kaynagi)-nedir-elektrikport-akademi/17070#ad-image-0 )  

Söz konusu benim devrem olduğu için ben Transformatör kullandım. Kullandığım trafo: 35 V/A yani 35 Watt civarındadır. 3 çıkışlı Trafonun çıkışı ortadan 0 alınarak yapılmış. Aşağıdaki resimde bunu görüyorsunuz.

Yani iki diyotla bağlanarak 0 çıkışına göre iki tane 18 Volt elde edilebilir ve çıkışta birleşebilir.
Böylece amperi artırmak mümkün olacaktır. 0 kullanılmazsa 35 Volt almak mümkün ama o zaman Amperi 1A olarak düşünmek lazım.

Şimdi benim besleme devresinin detayına gelelim.

Bu devre teknik dilinde, lineer yani düz ayarlayıcı manasına gelir. Aşağıdaki devre şemasında, Bu teknikte gerilim elektronik devre tarafından düşürülüyor ve ayarlanıyor. Aradaki farkı bir güç transistörü ısıya çeviriyor.

Bunun için bu transistörler bir soğutucuya bağlanmalı. En akıllı çözüm, amper ve gerilim ihtiyacınız kadar trafo çıkışı sağlanmalı. Aradaki az olan gerilim farkını kolaylıkla ısı olarak atabilirsiniz. Bu ısının ne kadar olacağı çekeceğiniz akıma göre değişir. Çünkü bu gerilim düşmesinin sebebi, Güç transistörünün içerisindeki İÇ DİRENÇ tabir edilen dirençtir. Tüm yarı iletkenler akım geçtiğinde İÇ dirençlerinden dolayı üzerinde geçen akıma uygun bir gerilim düşümü yaratır.

Şimdi devrenin tarifi ve çıkışa kadar giden akımın yarattığı etkileri anlatacağım.

Devre şemasında gördüğünüz gibi trafodan aldığım 18 Volt doğrultulmuş akımı devrenin girişine veriyoruz. Şemada görüldüğü üzere giriş önce tristör (SCR) ve röle devresinden giriyor.
Girişteki 0.22 Ohm direncin görevi, üzerinden bir akım geçince, direncin her iki ucunda ölçülebilir bir gerilim oluşturur. Bu gerilimi, akım sınırlayıcı olarak kullanmak mümkündür.
Benim devremde bu 2 Amper çekildiğinde 350 milivolt dur. Bu 350 mV, bir PNP transistör ile kontrol edilerek, tristörün GATE ucuna iletilerek, aşırı akımda tetiklenmesini sağlar ve devre kapanır. Röleye bağlı bir kırmızı Led yanar. Bu devrenin korumaya alındığını gösterir. Tekrar çalışması için (reset) ana anahtarı kapayıp açmak yeterlidir. Orijinal şemada bir başka transistörle RESET düğmesi var. Ben kullanmadım.
PNP akım kontrol transistörüne bağlı olan 5 kilo Ohm Pot. Akım kontrolü olarak kullanılabilir. Burada bu direnç 3 A olarak hesaplandı. Daha yüksek akımlarda, bu Pot. 10 kilo Ohm olur.
0.22 Ohm dan gelen 18 Volt  ve geçen akım MJ2501 güç transistörüne emetörden girer.
R3 10 Ohm dirençten çıkan 18 Volt, LM 317 nin girişinden aynı yerde MJ2501 nin base ucuna bağlanır. Bu direnç den akım çekildikçe düşen gerilim, MJ 2501 tetikler ve çıkışta lm 317 nin ayarladığı gerilime uyar.
Lm317 nin bu devrede zener vazifesi görmesi dikkat çekici. BC 556 PNP transistörü, almış olduğu
350 mV sinyali (akim fazla olunca yüksek olur) kolektöre iletir. Burada bir filtre devresi var, elektrolitik kondansatör ve direnç filtresidir. Bu hat Tristörün gate ucuna bağlıdır. Tristörler resimdende anlaşılabildiği gibi tetiklenebilen diyotlardır. Bunun için de gate denen kontrol girişi vardır.
Detay için datasheet’e bakabilirsiniz.

Devrede bir de D4 zener diyotu var. Bu diyot’un görevi, aşırı voltaj yükselmesine engel olmaktır.
Transistör arıza yaparsa girişteki gerilim 18 Volt’u aşarsa tristöre çalışması için sinyal gider. Bilindiği gibi zenerler kendi geriliminden yüksek gerilimleri geçirirler. Bu da devreyi korumayı çalıştırır. Daha önceleri zenerlerle ilgili bir videom vardı ama youtube daki kanalımı kaybettim.

Gerilim ayarlamak için çok sayıda entegre devre var. Onların hepsi benim şemama uyarlanabilir. Ama transistörün polaritesine dikkat etmek lazım. Ben çok iyi tanıdığım LM 317 kullandım. LM337 yanlış hatırlamıyorsam, Negatif çıkışlı olanıydı. Onunla da bir çalışmam olmuştu.

Tüm dosyalara buradan ulaşabilirsiniz.