Paralellenebilir Güç Kaynağı

çıkış voltajı 15 VDC'dir ve temel özelliği çıkış DC voltajıyla ilişkili düşük gürültüdür. Çok sayıda olmasına rağmen

Modern elektroniğin avantajları, belası ise çeşitli gürültülerin oluşmasıdır. Bu gürültünün kaynağı genellikle

Bu gürültünün kaynağı genellikle güç kaynakları, özellikle de anahtarlamalı güç kaynaklarıdır. Gürültü sorunları özellikle sorunludur

Gürültü sorunları özellikle üst düzey ses sistemlerinde ve ölçüm teknolojisinde sorun yaratmaktadır. Bu makalede, bir güç kaynağı tasarımı sunuyoruz

Eğer ±%10 toleransla +15V çıkış gerilimine ve 10 μVrms’yi aşmayan düşük gürültüye sahip bir güç kaynağına ihtiyacınız varsa, yaygın olarak bulunan 78L15 tipi regülatörleri kullanabilirsiniz. Bu bileşenler uygun fiyatlı olup kolayca temin edilebilir. Akım kapasitesi yüksek olmasa da (100 mA), küçük TO-92 kılıfında sunulmaları ve dahili akım sınırlama ile termal koruma içermeleri avantaj sağlar.

Çoğu 78L15 regülatörü 40 mA civarında bir akım sunarken, pratik uygulamalar genellikle 160-250 mA akım gerektirir. Bu durumda, 0.5A akım sağlayabilen 78M15 serisi regülatörler tercih edilebilir. Ancak, bu modellerin çıkış filtrelemesi zor olduğundan ve TO-220 kılıfı bazı uygulamalarda montaj açısından elverişsiz olabileceğinden bu seçenek göz ardı edilmiştir.

78L15 regülatörlerinin çıkış akımını artırmanın bir yolu, birkaç tanesini paralel bağlamaktır. Bu yöntemin avantajlarından biri, herhangi bir regülatörün arızalanması durumunda diğerlerinin gerilim stabilizasyon görevini üstlenebilmesidir.

Ancak, bu yöntem kendi gürültü sorunlarını da beraberinde getirir. 78LXX serisinin 10 Hz - 100 kHz frekans bandında 100 μVrms seviyesinde gürültüye sahip olduğu kataloglarda belirtilmiştir. Gürültünün bu bantta eşit dağıldığı (beyaz gürültü olduğu) kabul edilirse, çıkış voltajı toleransını da iyileştirmek için bant genişliğini daraltarak gürültüyü azaltma tekniği uygulanabilir. Bu teknik, çok sayıda paralel bağlı stabilizasyon kaynağı ile en iyi sonucu verir. Bununla birlikte, yalnızca az sayıda kaynak mevcutsa da etkili olabilir. Şimdi, bu yönteme dayalı bir güç kaynağının nasıl çalışacağını inceleyelim.

Şema 1: Güç Kaynağı

RC alçak geçiren bir filtreyle filtrasyon. Doğru akım voltajıyla besleme durumunda, bu gerilim filtrasyonuna R1, C1, C2 ve C11 elemanları katılır. 18 VAC ile besleme durumunda ise önemli elemanlar; BR1 doğrultucu ve C1, C2, C3, C5, C6, C7 ve C11 kondansatörleridir. Doğrultulmuş AC gerilimin filtreleme etkinliği, kullanılan AC voltaj kaynağının çıkış empedansı ve Graetz köprüsündeki diyotların karakteristiğine bağlıdır.

Uwy'nin stabilizasyonu için dört adet 78L15 devresi kullanılmıştır, ancak çıkış voltajları farklılık gösterebilir (bir miktar tolerans sergilerler). Bu yüzden çıkışlarına "dengeli" dirençler (R2'den R5'e kadar) eklenmiştir. Bu dirençlerin değeri, 78L15 regülatörlerinin çıkış empedansından çok daha büyük olmalıdır. Prototip devrede, 10 Ω değeri seçilmiş olmasına rağmen bazen biraz daha büyük bir değer önerilebilir. Her bir regülatörün girişine ve çıkışına, çalışma stabilitesine katkıda bulunmak ve daha yüksek frekanslardaki gürültüleri azaltmak için ek küçük kapasiteli kondansatörler monte edilmesi önerilir. Şemada, bu kondansatörler C4, C9, C8, C14, C10, C16 ve C17'dir.

Şema 2: PCB çizim

Dengeli dirençlerin seçimi ve RC çıkış filtresi

Kullanılan çözümde, güç kaynağının çıkışındaki voltaj, çekilen akıma ve R2’den R5’e kadar olan dirençlerin değerlerine bağlıdır. Bu dirençlerin daha yüksek değerleri, paralel çalışan regülatörlerden akan akımların daha iyi dengelenmesini ve güç kaynağının çıkışındaki gürültülerin daha iyi filtrelenmesini sağlar. Ancak aynı zamanda, bu durum çıkış empedansının artmasına neden olur; bunun bir belirtisi, çıkış voltajının çekilen akıma bağlı hale gelmesidir. Başka bir deyişle, daha iyi bir filtreleme ve “akım dengeleme etkisi,” daha zayıf bir “yük düzenleme” (load regulation) ile elde edilir.

Uygulamamızda, gürültü parametrelerinin daha önemli olduğunu varsayıyoruz. Bu nedenle dengeli dirençlerin önerilen değeri 10 ile 30 Ω arasında olmalıdır. Tablo 1’de, üç farklı yük değerinde ve R2’den R5’e kadar olan dirençler için 10 Ω değerindeki güç kaynağı parametreleri toplanmıştır.

R2’den R5’e kadar olan dirençler, sadece paralel çalışan regülatörlerin akımlarını dengeleme görevinde aktif bir rol oynamaz. C12, C13 ve C18 kondansatörleriyle birlikte çalışarak.