Doğrusal (Linear) güç besleme kaynakları: (1) Temel bilgiler

 

Bu yazı toplam iki bölümden oluşuyor. Bu ilk bölümde bazı ön bilgiler vereceğim. Alternatif ürünlere ise sonraki yazıda, ikinci bölümde değineceğim.

Doğrusal (linear) kelimesini açayım. Kullandığımız cihazlar doğru akım (DC) ile çalışıyor. “Doğrusal (linear)” kelimesi, “doğru akım (DC)” ile aynı şey değil; şebeke elektriğinden (alternatif akım – AC), doğru akımın nasıl elde edildiği ile ilgili.

Müzik dinlediğimiz elektronik sistemlere başlıca üç yoldan doğru akım sağlanır:

1. Anahtarlamalı Güç Besleme Kaynağı (Switched Mode Power Supply – bundan sonra kısaca SMPS)
2. Doğrusal Güç Kaynağı (Linear Power Supply – bundan sonra kısaca LPS)
3. Pil Kaynağı (Battery Power Supply)

LPS’ye göre bazı avantajları nedeni ile bir çok elektronik devrede SMPS tercih ediliyor:  daha küçük hacimli ve hafif; 100/120/220/230/240VAC gibi çeşitli giriş voltaj seçenekleri mevcut; daha verimli. Ancak, daha karışık bir devreye sahip – arıza olasılığı daha yüksek –  ve daha gürültülü (RFI/EMI).

Doğrusal güç besleme kaynağı nedir?

Elektronik dersinde olmadığımız için kısa geçiyorum. Doğrusal güç besleme kaynağı en basit haliyle, voltajı istenen seviyeye indiren bir trafo (transformatör), alternatif akımı doğrusala çeviren bir diyot köprüsü (rectifier), voltaj dalgalandırmalarını gideren bir kondansatörden oluşur. Bunun ucuna da bir regülasyon devresi ilave edilerek değişik yüklerde sabit voltaj verilmesi sağlanır.

Güç kaynağının kalitesi, şebeke voltajını ne kadar iyi filtre edebildiği, değişen yükler altında ne kadar temiz ve sabit voltaj sağladığı, akım kapasitesi gibi unsurlara bağlı.

Neden doğrusal güç besleme kaynağı tercih edilir?

Yüksek kaliteli bir müzik sisteminde “gürültü”nün düşük olması çok önemli. Gürültü değişik formlarda olabilir. Şebekenin 50Hz “vınıltısı” (hum), radyo frekans girişimi (RFI), elektro manyetik girişimi (EMI), bazen devreyi soğutmak için kullanılan soğutucu pervanelerin fiziksel gürültüsü… İşte bu konulara önlem olarak doğrusal güç kaynakları odyofiller tarafından tercih ediliyor.

Duyulan etkiler, müzik dinlerken arka planın daha sessiz, boş, karanlık ve derin olması; sahnenin daha belirgin ve geniş olması (enstrümanların yerlerini üç boyutlu alanda daha rahat ayırt edebilmek)…

Hatta gürültüyü tamamen bertaraf etmek için pil ile besleme yoluna da gidilebilir. Pil beslemenin – doğru seçim yapıldığında – sese olumlu katkıları var. Ancak, zahmetli iş. Pil elektronik devrenin gerektirdiği voltaj aralığını belirli bir süre verebiliyor. Dolayısı ile periyodik olarak doldurulması (şarj edilmesi – ama “şarz” değil lütfen 🙂 gerekiyor. Bir de bu çözümlerin akım kapasitesi önemli. Pil kullanarak sesi iyileştirmek yerine akım kısıtlaması ile büsbütün bozmak mümkün.

Nerelerde kullanılabilir?

Eger kullandığınız DAC, streamer veya network player harici ve anahtarlamalı bir güç kaynağına sahipse doğrusal bir güç kaynağına geçerek seste iyileşme sağlayabilirsiniz. Ben bunu kendi kullanmakta olduğum DAC ürününde deneyimledim. Müzik sunucu olarak kullandığınız bilgisayar ve müzik disklerinin bulunduğu NAS birimi de LPS ile destekleyebileceğiniz ürünlerdir.

Bilgisayarı Doğrusal Güç Kaynağı ile beslemek

Bilgisayarınızın ana kartı, diskleri varsa PCI bus’a bağlı kartlar (örn. USB-PCI) değişik voltajlarda güce gerek duyar. Genelikle dahili bir SMPS’den çıkan çeşitli kablo ve konnektörler ile bu güç ilgili aygıtlara dağıtılır. PC içindeki güç konnektörlerinden kısaca (uç detaylarına girmeden)  bahsedeceğim. Çünkü, doğrusal bir güç kaynağı aldığınızda, voltajın PC içindeki birimlere nasıl dağıtılacağını da gözetmelisiniz. Aşağıda soldan sağa, (1) dahili SMPS PC besleme kutusu, (2) 24 uçlu ATX ana kart besleme konektörü (sağdaki 4 uç işlemci için), (3) disk gibi depolama birimleri için SATA güç konektörü görüyorsunuz.

PC için genellikle, birinci resimdeki dahili SMPS güç kaynağı yerine harici bir doğrusal (LPS) kaynak ve dahili güç dağıtımı/zamanlaması için de ayrı bir DC-DC çevirici kart almak durumundasınız. Konuyu netleştirmek için aşağıda böyle bir besleme kutusu (HD-PLEX Linear PSU) ve PC içinde voltaj dağıtımı yapan DC-DC çevirici (HD-PLEX 250W Hi-Fi DC-ATX PSU) resimlerin örnek olarak koydum.

 

DC-DC çeviricinin görevlerinden biri, aldığı 12V’u gerekli diğer ATX voltajlarına (5V ve 3,3V) çevirmek. Ancak, bununla bitmiyor. İkinci ve önemli görev bu voltajları ana karta belirli bir zamanlama ile vermek (power on sequencing). Bu zamanlama tutmadığında ana kartınızı başlatamazsınız bile.

Bazı mini-ITX formlu bilgisayar anakartları harici bir adaptörden 19V doğru akım ile beslenir. Bunlar için 19V sağlayan doğrusal bir güç kaynağı yeterli olup ayrıca DC-DC çeviriciye gerek yoktur – dağıtım anakart içinde yapılır.

Bu çözümlerde dikkat edilmesi gereken unsurlar:

1. Şebekeden gelen voltajın filtre edilmesi (Bunun için harici “voltage conditioner” cihazları var. Ancak, şimdilik abartmayalım),
2. Voltaj titremelerinin çok düşük olması (ripple)
3. Değişik yükler altında voltajın regüle edilmesi (örneğin, bir DAC’ın çektiği akım, FLAC dosyasından, çok kanallı bir DSD dosyasına geçince artıyor; veya PC üzerinde müzik çalınırken aynı zamanda yukarı örnekleme veya DSP işlemlerinin yapılması akım ihtiyacını arttırıyor…)
4. Radyo frekans ve elektro-manyetik gürültü olmaması,
5. Gereken voltajların ve akımın sağlanması,
6. Fiziksel gürültü olmaması (fan ses, tranfo vınıltısı gibi),
7. Kasa içini ısıtmaması.

Ürünlerden gelecek yazıda bahsediyorum.