Pano Tipi Güç Kaynakları
Pano tipi güç kaynağı nedir?
Pano tipi güç kaynağı; giriş kısmı ve çıkış kısmı olan, giriş kaynağından verilen akım ve gerilimi yükte kullanılmak üzere başka bir seviyeye dönüştüren elektronik cihazdır.
Elektrikçiler arasında ray tipi güç kaynağı olarak da adlandırılır. Giriş ve çıkış kısımları birbirlerinden elektriksel olarak izole edilmiştir.
Pano tipi güç kaynağı çeşitleri
Güç kaynakları regüle güç kaynakları ve regüle olmayan güç kaynakları olarak iki farklı tipte incelenebilir. Regüle güç kaynakları de kendi içerisinde lineer ve anahtarlamalı güç kaynakları olarak ikiye ayrılır.
Aşağıda bu farklı tipler ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Yapılan inceleme güç kaynakları hakkında temel teknolojilere değinmekte, devre mühendisliğinin detaylarına derinlemesine girmemektedir.
Regüle olmayan güç kaynakları
Girişe uygulanan AC besleme gerilimi (50/60 Hz) trafo vasıtasıyla daha düşük bir seviyeye indirilir ve bir redresör ile doğrultulur. Redresörün çıkış gerilimi bir kapasitör ile düzeltilir. Kullanılan trafo ölçüsü istenen çıkış gerilimine bağlı olarak değişir. Devre tasarımına göre, çıkış gerilimi giriş gerilimine bağlı olduğundan giriş gerilimindeki dalgalanmalardan çıkış gerilimi direkt olarak etkilenecektir. Sekonder tarafında bir regülasyon yapılmadığından çıkış gerilimindeki dalgalanmalar voltlar mertebesindedir ve DC çıkış geriliminin yüzdesi şeklinde belirtilir. Basit tasarımlarından dolayı regüle olmayan güç kaynakları oldukça sağlam ve uzun ömürlüdür. Verimlilikleri yaklaşık %80 seviyelerindedir. Regüle olmayan güç kaynakları genellikle net çıkış gerilimine gereksinim duyulmayan basit elektromekanik uygulamalarda kullanılır. Örn. Kontaktör beslemelerinde
Avantajlar | Dezavantajlar |
Yüksek verimlilik | Büyük boyutlar |
Uzun ömür | Yüksek gerilim dalgalanması |
Ekonomik | DC besleme mümkün değil |
Lineer regüle güç kaynakları
Girişe uygulanan AC besleme gerilimi (50/60 Hz) trafo vasıtasıyla daha düşük bir seviyeye indirilir ve bir redresör ile doğrultulur. Redresörün çıkış gerilimi bir kapasitör ile düzeltilir. Daha sonra bir güç transistörü yardımıyla gerilim regülasyonu yapılır. Transistör bir ayarlı direnç gibi davranır ve çıkış gerilimini sabit tutmaya çalışır. Transistördeki yüksek kayıplardan dolayı lineer regüle güç kaynaklarındaki verim yaklaşık %50’ler civarındadır. Geriye kalan enerji ısı formuna dönüşeceğinden güç kaynağını soğutmak için havalandırma yapmak gereklidir. Regüle olmayan güç kaynaklarına kıyasla lineer regüle güç kaynaklarının çıkış gerilimindeki dalgalanmalar daha az olur. (milivoltlar mertebesinde) Lineer regüle güç kaynakları net çıkış geriliminin istendiği uygulamalarda kullanıma uygundur. Örn. Medikal servisler
Avantajlar | Dezavantajlar |
Kısa regülasyon süreleri | Düşük verim |
Düşük gerilim dalgalanması | Büyük boyutlar |
Basit devre tasarımı | DC besleme mümkün değil |
Primer anahtarlamalı güç kaynakları
AC besleme gerilimi ilk önce doğrultulup düzeltilir ve daha sonra kıyılır. Kıymadan kasıt bir güç transistörü kullanarak DC gerilimin 40…200 kHz aralığında periyodik olarak anahtarlanmasıdır. Lineer regüle güç kaynaklarının aksine transistör ayarlı direnç değil de bir anahtar gibi davranır. Bu anahtarlama işlemi kare dalga şeklinde bir AC gerilimi bir yüksek frekanslı trafo ile sekonder devreye aktarır. Sekonder devrede gerilim doğrultulur ve düzeltilir. Sekonder tarafa gönderilen enerji miktarı yüke bağlı olarak, kıyılma değerinin değişimiyle kontrol edilir. Transistör ne kadar iletken ise sekonder devreye aktarılan enerji de o kadar kalitelidir (darbe genişlik modülasyonu). Yüksek frekanslı AC gerilimin kullanımından dolayı iç yapıda kullanılan trafolar çok daha küçük boyutlu olur; ayrıca güç kaynağı ünitesi daha az ısı yayar ve daha hafif yapılı olur. Bu tipteki güç kaynaklarının verimlilikleri %85-95 seviyelerindedir. Çıkış gerilimi direkt olarak giriş gerilimine bağlı olmadığından bu üniteler geniş giriş gerilim aralığında kullanılabilir ve hatta DC gerilim ile de beslenebilir. 200ms kadar olan gerilim kesintilerini tamponlanabilir. Bu tamponlama zamanı kullanılan C1 kapasitesinin boyutuna bağlıdır. Uzun bir süre isteniyorsa yüksek bir kapasiteye ihtiyaç vardır ve kullanılan kapasitör büyük boyutlu olur. Ancak küçük yapılı güç kaynaklarında büyük kapasitör kullanımı istenen bir durum değildir. O yüzden güç kaynağı boyutu ve tamponlama zamanı arasında uyum yakalanmalıdır. Primer anahtarlamalı güç kaynakları tüm elektronik ekipman beslemelerinde ve tüm elektromekanik uygulamalarda kullanıma uygundur.
Avantajlar | Dezavantajlar |
Küçük boyut | Karışık devre tasarımı |
Hafif | Elektromanyetik girişim |
Geniş giriş besleme aralığı | Pahalı |
Ayarı kolay |
|
DC besleme olanağı |
|
Yüksek verimlilik |
|
Besleme gerilim kesintisi durumunda tamponlama |
|
Sekonder anahtarlamalı güç kaynakları
Dizayn olarak sekonder anahtarlamalı güç kaynaklarının primer anahtarlamalıdan tek farkı kıyılmanın sekonder tarafta gerçekleşmesidir. Bunun sonucunda büyük boyutlu bir trafo kullanılması gerekir ancak bu trafo da bir filtre görevi görür girişteki girişimi azaltır.
Avantajlar | Dezavantajlar |
Yüksek verimlilik | Büyük boyutlar |
Ayarı kolay | DC besleme mümkün değil |
Geniş giriş besleme aralığı | Pahalı |
Elektromanyetik girişim |
|
Sonuç
Son yıllarda primer anahtarlamalı güç kaynakları geniş giriş gerilim aralıkları, yüksek verimlilikleri ve kompakt tasarımları gibi artılarından dolayı tüm uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Piyasadaki üreticilerin çoğu pano tipi güç kaynağı primer anahtarlamalıdır diyebiliriz.
Aşağıda farklı tipteki güç kaynaklarının en önemli karakteristiklerinin karşılaştırmalarını bulabilirsiniz.
| Regüle olmayan | Lineer regüle | Primer anahtarlamalı |
Verimlilik | + | – – | ++ |
Ayar zamanı | – – | ++ | + |
Ağırlık ve boyut | – – | – | ++ |
Gerilim dalgalanması | – – | ++ | + |
Maliyet | ++ | – | – – |
Uygulama sahası | – – | + | ++ |
