SMPS’in Temel Çalışma Prensibi
Anahtarlamalı güç kaynakları genellikle dört ana bölümden oluşur. İlk aşamada doğrultma ve filtreleme devresi gelir. Bu bölüm AC şebeke voltajını alarak düzeltir ve gürültüden arındırır. İkinci aşama anahtarlama kontrol devresidir; bu devre PWM (Darbe Genişlik Modülasyonu) tekniğiyle anahtarlama frekansını ve görev döngüsünü düzenler. Üçüncü aşama güç dönüşümü bölümüdür; burada ana transformatör yüksek voltajlı DC’yi düşük voltajlı AC’ye dönüştürür. Son aşama ise çıkış doğrultma ve filtreleme devresidir; bu bölüm transformatör çıkışındaki AC sinyali tekrar DC’ye çevirir ve istenen kararlı DC voltajı elde edilir.
Giriş Bölümü Bileşenleri
Sigorta (Fuse): Güç girişinde bulunan sigorta, aşırı akım veya kısa devre durumlarında eriyerek devreyi korur. Bu sayede aşırı akım nedeniyle PWM kontrol entegresi gibi hassas bileşenlerin yanması önlenir.
EMI Filtre Devresi: X kapasitörleri, ortak mod bobini ve Y kapasitörlerinden oluşan bu devre, hem dış kaynaklardan gelen yüksek frekanslı gürültüyü bastırır hem de güç kaynağının kendi yaydığı elektromanyetik girişimi sınırlar. Bu sayede elektromanyetik uyumluluk (EMC) sağlanır.
Köprü Doğrultucu (Bridge Rectifier): 220V AC şebeke voltajını tam dalga doğrultarak pulsasyonlu DC’ye dönüştürür. Bu işlem sonrası kapasitif filtreleme ile daha düzgün bir DC elde edilir.
NTC Termistör: Başlangıçta yüksek direnç göstererek açma akımını sınırlar. Isındıkça direnci düşer ve normal çalışmada güç kaybını minimize eder. Bu bileşen, özellikle büyük elektrolitik kapasitörlerin şarj olması sırasında oluşabilecek ani akım sıçramalarını önler.
Filtre Kapasitörleri: İki büyük elektrolitik kapasitör, doğrultucu çıkışındaki dalgalanmaları düzleştirerek kararlı bir DC besleme sağlar. Bu kapasitörler giriş voltajının yaklaşık 1.4 katı kadar bir DC voltaj oluşturur.
Fnrsi nin videosu için tıklayınız
Kontrol ve Güç Bölümü
PWM Kontrol Devresi: Bu devrenin kalbinde PWM kontrol entegresi bulunur. Anahtarlama transistörleri ve MOSFET’ler bu entegrenin sinyalleriyle tetiklenir. PWM devresi, çıkış voltajındaki değişimlere göre anahtarlama frekansını ve görev döngüsünü ayarlayarak çıkış voltajının stabil kalmasını sağlar.
Yardımcı Güç Transformatörü: Küçük boyutlu bu transformatör, PWM kontrol çipine 12V veya 5V gibi düşük voltajlı yardımcı güç sağlar. Aynı zamanda birincil ve ikincil devreler arasında galvanik izolasyon oluşturur.
Film Kapasitör: Anahtarlama frekanslarından kaynaklanan yüksek frekanslı gürültüyü filtreleyerek devre stabilitesini artırır.
Direnç: Güç kesildiğinde elektrolitik kapasitörlerde biriken yükün güvenli bir şekilde boşalmasını sağlar. Bu, kullanıcıların kondansatörlerdeki kalan yükten elektrik çarpması riskini ortadan kaldırır.
Ana Transformatör: Güç kaynağının en belirgin bileşenidir. Birincil sargıdan gelen yüksek voltajlı anahtarlamalı DC’yi, ikincil sargıda düşük voltajlı AC’ye dönüştürür. Sargı oranı, çıkış voltajının değerini belirler ve birincil ile ikincil devre arasında tam elektriksel izolasyon sağlar.
Çıkış ve Geri Besleme Bölümü
Doğrultucu Diyot: Transformatör ikincil sargısından gelen yüksek frekanslı AC sinyali tekrar DC’ye çevirir. Bu diyot, anahtarlama frekansına uygun hızlı bir yapıya sahiptir.
LC Filtre Devresi: Bobin ve kapasitörlerden oluşan bu devre, doğrultma sonrası kalan yüksek frekanslı dalgalanmaları daha da düzleştirir. Bu sayede çıkış voltajı, yük gereksinimlerine uygun düşük gürültülü ve kararlı bir DC haline gelir.
Geri Besleme Devresi: Optokuplör ve karşılaştırıcı entegre içeren bu devre, çıkış voltajını sürekli izler. Eğer çıkış voltajı referans değerden yüksekse, PWM devresine sinyal göndererek anahtarlama görev döngüsünü azaltmasını sağlar. Bu kapalı döngü kontrol sistemi, çıkış voltajının yük değişimlerine ve giriş voltaj dalgalanmalarına karşı sabit kalmasını garanti eder. Aynı devre aşırı ısınma koruması da sağlayarak güvenliği artırır.
Bu detaylı yapı sayesinde anahtarlamalı güç kaynakları, geleneksel doğrusal güç kaynaklarına göre çok daha yüksek verimlilik, daha küçük boyut ve daha hafif ağırlık sunar. Video, her bir bileşenin fiziksel konumunu ve işlevini net bir şekilde göstererek karmaşık görünen bu teknolojiyi anlaşılır hale getirmektedir.
Mert_Egitim