gönderen drhardware » 25 Tem 2007, 10:46 Son zamanlarda bazı arkadaşlarımızdan besleme devreleri hakkında sorular geliyor. Kısaca bu konu hakkında bazı temel bilgiler vermek istiyorum. Şöyle ki;
Öncelikle amplifikatörlerin gerçek güç ihtiyacını hesaplamak gereklidir.
Örneğin 100W RMS anma gücüne sahip bir amplifikatörün güç ihtiyacı aslında 100W değildir. Bunun bir kaç nedeni vardır. Birincisi AB sınıfı amplifikatörler %50-60 verimle çalışır, geri kalan güç transistörler üzerinden ısı enerjisine dönüştürülür. Bu bakımdan "sinüs" güç talebi hesaplamasında %60 verimlilik faktörü de eklenerek 100 / 0,6 = 167W hesaplanması gerekir.
İkinci unsur, müziğin "sinüs" değil oldukça dinamik ve karmaşık bir sinyal olduğu gerçeğidir. Yani aslında sizin sinüs sinyal bakımından 100W a "set" ettiğiniz bir sistem işin içine müzik girince 0,0001W ile 200W arasında geniş bir aralıkta sinyalleri hoparlöre iletmeye başlar. Bu durumda eğer güç kaynağınızı önceki örnekteki gibi 167W a göre kurmuşsanız bu durumda verimlilik vs hesaplarından sonra 100W güce karşılık gelecek üst limit üzerindeki tüm sinyaller tepeden kırpılmaya başlar yani distorsiyon oluşur. Bunu engellemenin yolu anlık değerleri de güç kaynağımızın hesaplamasına eklemektir. Genellikle %50 ve daha fazla "headroom" (üst pay) bırakmak gerekir. Daha dinamik bir cevap için genellikle %100 bırakılır.
Yani sonuç olarak 100W bir amplifikatörü gerçekten 100W alabilmek için en az 100W + %50 headroom + %60 verimsizlik payı olmak üzere EN AZ 250W lık bir güç kaynağı ile beslemeniz gerekir. Ama genellikle 300W ve üstü kullanılır. (AB sınıfı amplifikatörler için)
Bunu bir temel bilgi olarak bir kenara koyalım. Ve gelelim güç kaynağı tasarlamasına;
Ses tekniğinde güç kaynağı tasarımı en az amplifikatör tasarımı kadar önemlidir. Nedenini gayet basittir, sizden ne kadar verim alınabileceği, vücut yapınız kadar beslenmenize de bağlıdır. Yani amplifikatörünüz istediğiniz kadar sağlam olsun, beslemeniz "sakat" sa sonuç kötü olacaktır.
Yukarıda güç kaynağının niceliğini belirledik. Şimdi de niteliğini belirleyelim. Öncelikle iki alternatifimiz olduğunu belirteyim; lineer bir güç kaynağı ya da SMPS.. SMPS çok kullanılmamakla birlikte iyi dizayn edilmişse çok iyi bir alternatiftir. Çünkü yüksek frekansla çalışır ve buna bağlı olarak yüksek akım ihtiyaçlarında çökme aralıkları oldukça dardır. Hele çalışma frekansı 50Khz in üzerindeyse çökme eğilimi duysal olarak sıfıra yakındır. Ancak burada SMPS leri incelemeyeceğiz.
Konumuz lineer güç kaynakları.
Öncelikle eğer büyük bir amplifikatör yapacaksak (150W ve üstü) ve bu amplifikatör stereo olacaksa tercihen her kanal için ayrı besleme trafoları kullanmalıyız. Çünkü amplifikatörlerin çektiği akım güç kaynağında modülasyona yol açar. Yani anlık çektiğiniz pikler doğal olarak önce filtre kondansatörleri üzerinde ardında da trafo da anlık çukurlar yaratır. Kondansatörleriniz ve trafonuz ne kadar büyükse bu çukurcukların derinliği o kadar azalır. Ancak her durumda güçlü bir amplifikatörün bu tür çökmeler yaratması kaçınılmazdır. Dolayısıyla aynı kaynaktan beslenen diğer amplifikatör bu durumdan etkilenecek ve crosstalk oluşacaktır. Bu durumun önüne geçmenin en pratik yolu her amplifikatör için ayrı güç kaynağı tasarlamaktır.
Ayrı güç kaynağı tasarlamak için bir kaç seçenek mevcuttur;
1- Ayrı trafo, ayrı redresör, ayrı filtreler
2- Tek trafo, ayrı redresör, ayrı filtreler
3- Tek trafo, tek redresör, tek filtre, regülasyon.
4- Ya da en temizi, ayrı trafo, ayrı redresör, ayrı filtreler, regülasyon.
Belirttiğimiz gibi en temiz çözüm 4 numaralı olandır. Ancak yüksek voltajlarda regülasyon yapmak çok zordur. O bakımdan genellikle 1 nolu çözüm kullanılır.
Burada trafo gücümüzü, en az hesaplanan güç kadar (bu örnekte 250W) doğrultucular, güç ihtiyacımızın en az 1 katı özellikte seçmemiz gereklidir. Örneğin 100W ampli için hesapladığımız 250W lık güç kaynağı diyelim ki 2 x 50v yani 100v luktur. Bu durumda akım ihtiyacımız 2,5A dir. Ancak biz 5A lik diyot grubu kullanmalıyız. Tabii delinme voltajı uygun olmak kaydıyla.
Temel filtre kondansatörleri için kriter amper başına 2000µF dır. Ancak biz pik değerlerimizi de hesaplayıp bunu ikiyle çarpacağız. Örnekteki ihtiyacımız 5A x 2000 = 10,000µF dır. Ve bence ideal bir değerdir. Ancak daha sağlam bir güç kaynağı için 20,000 hatta 30,000 ve üstü seçilebilir. Hiçbir zararı olmayacaktır. Temel filtre kondansatörü için diğer kriter iç resistif direncinin mümkün olduğunca az olması gerektiğidir. Bu tür kondansatörler Low ESR kodlu satılır. Ultra Low ESR, Super Low ESR vs.. kategorileri vardır. En iyisini almakta fayda vbardır. Çünkü düzeltme tepkileri diğerlerine göre çok hızlıdır. Nedeni, kondansatörlerin aslında ideal kondansatör olmayıp R+C efektine sahip olması ve R değeri yükseldikçe şarj deşarj sürelerinin uzamasıdır.
Devrede görüldüğü gibi temel filtre kondansatörümüzün ardından non-polar bir kondansatörümüz daha var. Bu kondansatörün amacı yukarıda belirtilen sebepten (RC etkisi) yüksek frekans girişimlerini engelleyemeyen temel filtre kondansatörüne yardımcı olup trafo veya şebeke kaynaklı 1kHz üstü girişimleri absorbe etmektir. Genellikle 100nF - 470nF arası bir değer seçilmeli ve muhakkak beslemenin son ayağına yani besleyeceğiniz devre üzerine ve özellikle de entegre vs. besleme pinlerine çok yakın yerlere konmalıdır. Bu şekilde besleme hattının alacağı girişimler de elimine değilmiş olur.
Böyle bir konfigürasyon orta ve yüksek güçlü sistemlerimiz için ideal olmamakla birlikte makul ve ekonomik çözümdür. Daha iyi bir çözüm regülatörlerdir. Günümüzde çok güçlü entegre regülatörler vardır ancak genellikle giriş gerilimleri 40-50 v la sınırlıdır. Bu durumda ayrışık regülatörler tasarlanmalıdır. Bu konuda ileride başka bir çalışma başlığı altında ayrışık regülatör tasarlamayı ele alacağım.
Ancak şimdilik bu kadar. Unutmayın, stereo uygulamalarda eğer güç ihtiyacımız büyükse en iyi çözüm yukarıdaki devreden iki tane yapıp iki kanala ayrı ayrı uygulamaktır.
Kolay gelsin.
gönderen Kapibara » 14 Tem 2013, 00:57
