Aktif Gerilim Bölücü/Bölücü/Çoğaltıcı Eklentisi: Laboratuvar Güç Kaynakları İçin Yenilikçi Çözüm

Laboratuvar güç kaynaklarının simetrik voltaj çıkışı sağlaması, özellikle ses amplifikatörleri gibi çeşitli güç projelerinde önemli bir gereksinimdir. Bu amaçla geliştirilen aktif gerilim bölücü/bölücü/çoğaltıcı eklenti, herhangi bir laboratuvar güç kaynağına eklenerek giriş voltajını simetrik olarak bölme veya çoğaltma işlevi görür.

Tasarım ve Teknik Özellikler

Bu cihaz, maksimum 60 V giriş voltajı ve 6 A pik sanal toprak yükü kapasitesi ile tasarlanmıştır. Örneğin, Riden marka güç kaynaklarının maksimum çıkış voltajlarına uygun şekilde optimize edilmiştir. Ana çalışma prensibi, zorlanmış sürekli iletim modunda (Continuous Conduction Mode - CCM) senkron buck topolojisi kullanarak giriş voltajının yarısında sanal bir toprak oluşturulmasıdır. Bu yöntem, giriş voltajını iki eşit parçaya bölerek simetrik pozitif ve negatif çıkışlar sağlar.

Ayrıca Bakınız

Farad ve Süperkapasitörler: Yük Depolamada Yüksek Kapasitans ve Güvenlik

Farad birimiyle ölçülen süperkapasitörler, yüksek kapasitanslarıyla enerji depolamada yeni olanaklar sunar. Ancak yüksek ESR ve düşük gerilim sınırları, kullanımda dikkat gerektirir.

Laboratuvar Güç Kaynakları İçin Aktif Gerilim Bölücü ve Çoğaltıcı Eklentisi Tasarımı ve Özellikleri

Bu aktif gerilim bölücü eklenti, laboratuvar güç kaynaklarına simetrik voltaj çıkışı kazandırır. 60 V ve 6 A kapasite ile verimli, stabil ve koruma mekanizmaları içeren tasarımıyla farklı uygulamalara uyum sağlar.

Merkezi Uçlu Transformatörlerde Diyot Köprüsü Modifikasyonu ile Çift Pozitif Gerilim Kaynağı Tasarımı

Merkezi uçlu transformatörlerde diyot köprüsü modifikasyonu yapılarak, klasik tam dalga doğrultucu yerine iki ayrı pozitif gerilim çıkışı sağlanabilir. Bu yöntem, simetrik negatif gerilim sağlamaz ve çıkış gerilimleri yarı değerdedir.

Doğrudan Diyot Kullanımıyla Gerilim Düşürme Yöntemleri ve Teknik Değerlendirmesi

Diyotların seri bağlanarak gerilim düşürme yöntemi, düşük maliyetli ve basit çözümler sunar ancak gerilim dalgalanması, verimlilik kaybı ve güvenilirlik sorunları nedeniyle kritik uygulamalarda sınırlıdır.

Tersine Çalışma Yeteneği

Cihazın önemli özelliklerinden biri de tersine çevrilebilir olmasıdır. Bu sayede, örneğin 15 V giriş voltajı verildiğinde, cihaz bu voltajı bir hat olarak geçirip diğer hattı yükseltici, ters çevirici veya çoğaltıcı modda üretebilir. Bu işlev, cihazın esnek kullanımını artırır ve farklı uygulamalara uyum sağlar.

Bu 10 ürünü alan herkesin ortak yorumu: 'Harika!'

devamını oku

Güç Kaynağı ve Verimlilik

Normalde cihaz kendi kendini besler, ancak bu durum minimum giriş voltajını 12 V ile sınırlar. Daha düşük voltajlarda, özellikle sıfıra kadar inen girişlerde, anahtarlama devresi için harici güç kaynağı kullanılması gerekir. 12 V ve üzeri giriş voltajlarında verimlilik %85'in üzerinde seyretmekte, ancak daha düşük voltajlarda verimlilik hızla düşmektedir.

Performans ve Stabilite

Sanal toprak voltajı, frekans boyunca stabil kalacak şekilde tasarlanmıştır. Düşük frekanslarda (örneğin 740 Hz ve 12 V giriş) empedans 160 mOhm civarındadır. Yüksek frekans tepkisi ise büyük oranda kablolama endüktansına bağlıdır. Bu yapı, çıkış voltajının kararlılığını ve güvenilirliğini artırır.

Asimetrik Yüklenme ve Koruma Mekanizmaları

Asimetrik yüklenme durumunda, yani split hatlardan birinin ağır yük altında diğerinin hafif veya yükü olmaması halinde, sanal toprak voltajının kayması riski vardır. Bu durumu önlemek için cihazda geri besleme mekanizması bulunur. Bu mekanizma, görev döngüsünü (duty cycle) otomatik olarak ayarlayarak sanal toprak voltajını sabit tutar. Deneylerde DC çıkış direnci 20 mOhm'un altındadır.

Ayrıca, cihazda güç FET'lerin antiparalel Schottky diyotları bulunur. Bu diyotlar, özellikle cihaz ters modda çalışırken veya ani yük değişimlerinde ters akımların önüne geçer. Böylece, indüktif yüklerin ani akım talepleri sonucu oluşabilecek zararlı ters akımlar engellenmiş olur.

Tasarımda Kullanılan Filtre Elemanları

LC filtre elemanları (örneğin L1 ve L4 endüktansları) anahtarlama dalgalanmalarını bastırmak için kullanılır. L4, ortak noktadaki endüktans olarak görev yapar ve geri besleme doğrudan giriş/çıkış terminallerinden alınarak endüktansın neden olabileceği empedans sorunları düzeltilir. Ayrıca, seramik kapasitörler ile birlikte yüksek ESR'li elektrolitik kapasitörler (C10, C11) ve dirençler rezonansları önlemek ve sönümlemek için devreye dahil edilmiştir.

Potansiyel Riskler ve Kullanım Önerileri

Yüksek endüktif yükler ile birlikte cihazın laboratuvar güç kaynağından çekilmesi durumunda, indüktif yük akımı devam edeceğinden çıkış kapasitörleri negatif voltajlara düşebilir. Bu da ters akımların entegre devreler üzerinden geçmesine ve hasara yol açabilir. Bu nedenle, çıkış terminallerine koruyucu diyotların yerleştirilmesi önerilir.

Ayrıca, cihazın seri bağlanmış iki güç kaynağı gibi çalışması nedeniyle, bir çıkışın arızalanması veya devreden çıkması durumunda diğer çıkışta da sorunlar yaşanabilir. Bu tür durumlar için devre tasarımında koruma önlemleri alınmalıdır.

Aktif gerilim bölücü/bölücü/çoğaltıcı eklenti, laboratuvar güç kaynaklarının çok yönlü ve simetrik voltaj çıkışı sağlamasında teknik olarak gelişmiş bir çözümdür. Tasarımındaki geri besleme kontrolü, koruma diyotları ve filtreleme elemanları ile yüksek performans ve güvenilirlik sunar. Ancak, endüktif yükler ve asimetrik yüklenmeler gibi özel durumlarda dikkatli kullanım ve ek koruma önlemleri gerektirir.

Kaynaklar:

• OSHW Lab Projesi

• Demonstrasyon Videosu

• Reddit Elektronik Topluluğu Tartışmaları (https://reddit.com/r/electronics/comments/1ntul8k/active_voltage_splitterdividerdoubler_addon_for/)