Bu yazımızda güç elektroniğe hızlı bir giriş yaparak lineer regülatör tasarımı, simülasyonu ve modellenmesi hakkında bilgi vererek uygulamasını yapacağız. İçeriğimiz de ;

  • Lineer Güç Kaynağı Nedir? ,
  • Malzemelerin Seçilmesindeki Hususlar ,
  • Simülasyon Programları ,
  • PCB Tasarımı gibi konulardan bahsedeceğiz.

Hazırsanız Başlayalım!

Lineer Güç Kaynağı Nedir?

Lineer güç besleme kaynağı basit haliyle, voltajı istenen seviyeye indiren bir trafo (transformatör), alternatif akımı doğrusala çeviren bir diyot köprüsü (rectifier), voltaj dalgalandırmalarını gideren bir kondansatörden oluşur. Bunun ucuna da bir regülasyon devresi ilave edilerek değişik yüklerde sabit voltaj verilmesi sağlanır.

Güç kaynağının kalitesi, şebeke voltajını ne kadar iyi filtre edebildiği, değişen yükler altında ne kadar temiz ve sabit voltaj sağladığı ve akım kapasitesi gibi unsurlara bağlıdır.

Şekil-1: Regülatörlü Lineer Güç Kaynağı Devresi

Projemizin devresi ise Şekil-1 de görüldüğü gibidir. Bu devreden yola çıkarak projemizi oluşturmaya başlayacağız. Devredeki elemanların değerlerini belirleyebilmek için devre parametrelerine bakmamız gerekmektedir.

Devrenin Parametreleri

Öncelikle tasarlayacağımız devrenin temel parametrelerini yazmamız gerekiyor çünkü bu değerlere göre hesaplamalar yapıp malzeme seçimini yapacağız.

İki parametremiz mevcut;

  • 15V Çıkış Gerilimi
  • 100mA Çıkış Akımı

Devre Elemanlarının Belirlenmesi ve Hesaplamalar

  • Entegre Seçimi

İlk öncelikle LM78XY entegresini belirmemiz gerekmektedir. Burada XY Çıkış gerilimi voltaj değerini ifade etmektedir. Bu sebepten dolayı LM7815 entegresini tercih ettik.

  • Trafo Seçimi

Yine çıkış geriliminin değerinin 15V olduğu için ve çıkısında diyot köprüsüne bağlanacağından dolayı orta uçlu 220/2×15 V trafo seçimi yaptık.

  • Diyot Seçimi

Diyotlar kullanılacakları devrede üzerlerinden geçecek akım ve voltaj değerlerine göre seçilmelidir. Bizde bu hususa göre diyot seçimini yaptık.

  • Kondansatör Seçimi

Kondansatörünün(Kutuplu Kondansatör) belirlenmesinde birtakım hesaplamalar yapmak zorundayız.

Hesaplamalar sonucunda 265uF çıkıyor fakat piyasada 220uF bulunduğu için bizim tercihimiz 220uF kondansatör tercihinden yana oldu.

Dekuplaj kondansatör seçimini ise yani  kondansatörü ,LM7815 Entegresinin datasheet dosyasına bakarak verilen değere göre seçimini yaptık.

  • Direnç Seçimi

Direnç seçimini yaparken çıkış akımını göz önünde bulundurmak gerekmektedir. Yani 15V ve 100mA değerlerine göre 150Ω olarak belirledik. Ayrıca çıkış gücünü de düşünerek 5 watt’lık taş direnç tercihinde bulunduk.

Malzeme Listesi

Bu projede kullanılan malzemeleri kolayca temin edebilirsiniz. Malzeme analizi yapacak olursak içerisinde yarı iletken elektronik devre elemanları bulunmadığı için biraz daha ucuz ve risk açısından daha güvenli diyebiliriz. Trafo seçiminde kapalı veya açık tip seçimi projenin işleyişini etkilememektedir.

•             220/2×15 5.4VA Orta Uçlu Trafo

•             1N4001 50V Diyot

•             220uF 25V Elektrolitik Kondansatör

•            0.3uF 50V Kondansatör

•             LM7815 Entegresi

•             150 Ω 5W Taş Direnç

•             Pertinaks

•             Klemens

SİMÜLASYON

Devremizi kurarken iki farklı programdan yararlandık. Proteus kullanmamızın sebebi LM7815 entegresinin hazır olarak bulunmasıydı. Diğer program olan PowerSim kullanmamızın sebebi ise grafikleri detaylı bir şekilde incelememiz içindir.

  • Proteus Simülasyon Devresi Görseli

Şekil-2: Proteus Devre Şeması

  • PowerSim Devre Görseli

Şekil-3: PSim Devre Şeması

Grafikler

Şekil-4: PowerSim Çıkış Gerilimi Grafiği

Not: Grafiğin doğrusal çıkmamasının nedeni PSİM programında hazır LM7815 entegresinin bulunmayışıdır. Onunla aynı görevi gören devre kullanılmıştır. Bu sebepten dolayı dalgalanmalar mevcuttur fakat averaj değeri 15 V vermektedir.

Şekil-5: PowerSim Çıkış Akımı Grafiği

  • Osiloskop Görüntüleri

Şekil-6: Çıkış Gerilimi Grafiği

Devre Kurulumu

Tasarım ve simülasyon adımlarının tamamlanmasından sonra son aşama olan lehimleme işlemi kaldı. Lehim işlemini devre şemasını bakarak adım adım tamamladık.

Şekil-7: Devrenin Lehimlenmiş Hali

Şekil-8: Devrenin Lehimlenmiş Hali

Şekil-9: Devrenin Lehim Yolları

PCB Tasarımı

Ek olarak ise bu devreyi bir elektronik kart haline dönüştürebiliriz. Tasarım programları ( Altium Designer, EAGLE vb. )kullanarak bu kart oluşturabilir. Biz EAGLE programını kullanıp çizimini tamamladık. Bu tasarım konumuzun dışında olduğu için şu an bu yazı da bahsedip uzatmak istemiyorum. İsterseniz siz de PCB tasarımını yapıp internet üzerinden siparişini verebilirsiniz.

Şekil-10: PCB Resmi

Özet

Böylelikle projemizi bitirmiş olduk. Bu lineer regülatör devresini yaparak Güç elektroniği alanında kısa bir bilgi sahip olup başlangıç yaptık. Proteus ve PSIM gibi programlar konusunda bilgi sahibi olup devre yorumlaması yapmayı öğrenmiş olduk. Ayrıca elektronik alanın vazgeçilmezi olan lehimleme işini ilk elden test edip uyguladık. Yanlış olduğunu düşündüğünüzde veya aklınıza takılan sorular olduğunda bizimle iletişime geçmekten çekinmeyiniz. Çalışmalarınızda başarılar dileriz. Hoşça kalın…

Samet Sülün/ Bekir Gevrek

Electrical Engineering at Yıldız Technical University

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here