ARK PSU Pcb v2

Bir süredir DIY olarak sevgili hobidaşlara yapmış olduğum ARK güç kaynağı sonunda kendi PCB sine kavuştu.  

Lineer güç kaynakları (LPS) hiç şüphesiz HiFi ekipmanlarımızın en önemli kısımlarından bir durumundadır. Hemen hemen tüm cihazlar (cd çalar, dac, pre/power amfi vs) bu tip bir tasarımı dahili veya harici olarak barındırmaktadır. Bilhassa düşük güç tüketen çoğu HiFi cihazda kullanılan kapasitör girişli basit tasarımlar neredeyse standart hale gelmiştir. Rektifiyenin ardından kullanılan kapasitör(ler) ve hemen sonrasındaki lineer regülatörlü tasarımlardan bahsediyorum. Üst seviye cihazlarda ise, daha stabil ve temiz bir besleme maksadıyla "tracking" ve "shunt" regülatör kurgularını görebiliyoruz. Bu tasarımlar güç kaynağı içinde lineer regülatör kısmının  performansını iyileştirmek maksadıyla kullanılıyor. ARK'ta ise standartların dışında daha farklı bir yaklaşım söz konusu.  Regülatör öncesi son derece düzgün ve temiz bir besleme sağlayan, Resonant Choke Filter (RCF) desteği de sunan bir indüktör düzeneği var.

ARK Pcb Ver 2

Entegre regülatörlerin teknik dökümanlarını incelerseniz PSRR şeklinde bir tabire denk gelebilirsiniz. Db cinsinden ifade edilen bu değer teoride giren ile çıkan elektrik arasındaki gürültü "ripple" farkını söylemektedir. Başka bir ifadeyle entegre regülatörün  ripple azaltma yeteneğini. Fakat kağıt üzerindeki bu değer, iş uygulamaya gelince, anlamlı yitirmektedir.

LM31x, LM108x,  LT108x gibi entegre regülatörleri farklı donanımlar içinde pek çok kez kullandım. Bu modeller, içinde bulunduğu tasarıma bağlı olarak, değişken performanslar sergileyebilmektedir. Örnek verecek olursam LT108x standart bir kurguda (sadece giriş ve çıkışlarda kullanılan iki kapasitör ile) 60-80 mV ripple değerleri sunarken ekstra dokunuşlarla  (ayar bacağına eklenen bypass kapasitör düzeneği) 40 mV nin altında inebiliyor. Doğru dizayn edilmiş topraklama kurgusu bile ekstra fark yaratabiliyor. Benzer durum regülatörün kullandığı elektrik beslemesinin niteliğinde de kendini gösteriyor. 200mV ripple değerine sahip besleme ile 100mV arasında, regülatör çıktısında, yine ciddi farklar gözlemleniyor. Fazlaca bilinmeyen bir diğer önemli nokta ise mV cinsinden birbirine eş gürültü değerlerine ama farklı sinus dalga yapısına sahip iki beslemelerin yarattığı fark.Yazımın başında bahsetmiş olduğum, standart kapasitör girişli güç kaynakların neler yaptığına bir bakalım.  "Waveform with Capacitor" ile etiketlenmiş siyah çizgiye dikkat ediniz..

Burada ise, aynı düzenek üzerinde, üç farklı değere sahip kapasitörün (X, Y, Z) sunduğu farklı neticeleri var. Hepsinin ortak bir yanı köpek balığı dişi şeklindeki dalga yapısı.

Aşağıdaki resimde "Filtered Output" ifadesiyle etiketlenmiş grafikte indüktör girişli bir yapının çıktısını görüyoruz. Köpek balığı dişleri yerine artık gerçek bir sinüs dalgamız var. Ölçümler regülatör beslemesinin dalga şeklinin de önemli ölçüde çıktı performansını etkilediğini gösteriyor. Olması gereken "ihtiyacımız olan" şey kesinlikle bir sinüs dalga!

Tüm bunlar regülatör entegresinin performansının içinde bulunduğu kurguya göre sonuç verdiğini gösteriyor bize. Denediğim yüksek PSRR değerlerine sahip (TPS7A4700 ve ADM7150 gibi) yeni nesil regülatörlerde de çok benzer neticeler aldım. Ne kadar ekmek o kadar köfte misaliyle çalışıyorlar.

ARK bünyesinde, özel tasarlanmış, iki adet birbirinden bağımsız, voltaj ayarlı regülatör devresi barındırıyor.  Bu devrelerin beslemesi, aşağıdaki resimde görünen, indüktör tabanlı CLC veya rezistör tabanlı CRC / CRCRC düzenekleri tarafından sağlanabiliyor.  Pcb farklı devre kurguları için olabildiğince esnek tasarlandı.

CLC

CRC

ARK ek olarak CLC kurgusu içinde kullanılan indüktörün şehir cereyanına "50hz" optimize olmasını sağlayan bir devreye de sahip. Litaratüre Resonant Choke Filter (RCF) olarak geçen bu method daha küçük fiziksel ebatlara ve maliyete sahip indüktörleri, performans kaybı olmaksızın, kullanmaya olanak tanıyor. RCF optimizasyonunu her iki çıkış için farklı şekillerde ayarlamak mümkün. Filtrasyonun daha geniş bir band içinde yapılmasının arzu edildiği durumlarda, harici bağlantı özelliği şase tipi büyük "air core" veya "ferrit core" indüktörlerin kullanılmasına olanak tanıyor. İndüktörler "differential mode" gürültü haricinde "common mode" gürültülerin sönümlendirilmesinde de etkin sonuçlar veriyor. Bu yapı sadece gelen şehir cereyanı üzerinde değil, beslediği cihaz(lar)dan ve kendi iç donanımından kaynaklı, gürültüler üzerinde de büyük ölçüde etkili. Sahip olduğu son derece temiz geri beslemesi, prize takılı diğer HiFi ekipmanların performansının maksimal düzeyde kalmasını sağlıyor.

Tüm bunlar ARK'ın performansını, benzer ve hatta son model ultra düşük mV li fantastik regülatörlü LPS tasarımlarından, kıyas dahi kabul etmeyecek düzeyde, öteye taşıyor. Artan dinamikler, artan detay ve ambiyans düzeyleri, çok daha sessiz arka plan ve müzikalite...!

Geçtiğimiz ay pcb nin ilk versiyonu çıkmıştı. Regülatör devrelerinin topraklama kurgusunun güncellendiği 2nci versiyon hazır durumda..

Teknik detaylar : 

• Yüksek kaliteli, çift taraflı, ultra kalın "100 mikron" bakır pcb 

• Birbirinden bağımsız, voltaj ayarlı, sabit maksimum 5A akım değerine sahip çift çıkış veya 10A tek çıkış.

• Özel tasarlanmış regülatör kurgusu (adj/bypass ve özel topraklama sistemi v2)

• Indüktörlü (CLC) veya resistörlü (CRC / CRCRC) yapı desteği

• İndüktörlü tasarımda RCF (Resonant Choke Filter) opsiyonu 

• Her çıkış için ayrı indüktör "L1" ve rezervuar kapasitörü "C2" veya bunların ortak kullanılma opsiyonu (CRC düzeneği de benzer şekilde)

• Şase tipi harici indüktör (satüre olmayan air core tip) kullanma opsiyonu

• Standart entegre rektifiye köprüsü veya TO220 paket diyot kullanma opsiyonu 

• Trafo kaynaklı ultrasonik gürültü sönümlendirici network opsiyonu