Donanım
elam Arkadaşlar; Bu ay yine diyotlara devam edeceğiz, fakat merak etmeyin çünkü pek yakında transistörler konusuna el atacağız zira diyotlarla sadece iki sayılık işimiz kaldı. Bu sayıda ve gelecek sayıda elektroniğin bu mini elemanları ile biraz daha uğraşacağız sonraki konumuz olan transistörler ile köşemiz çok daha zevkli bir hale gelecek. Geçen ay diyot türleri üzerinde durmuştuk ve köşemizi bitirmeden evvel iki işlem basamağından oluşan bir uygulama yapmıştık. Bu küçük uygulamamızın amacı bir * ledi şebeke geriliminin 220V olduğu bir yerde parlak olarak yakabilmekti. Şimdi ise diyotların en büyük uygulama alanı olan doğrultucular üzerinde duracağız. Daha evvelce de açıkladığım gibi doğrultucular alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılırlar. Bunlar birkaç türde olabilirler. Bunların üzerinde oldukça kısa duracağız. İlerde, çeşitli devre uygulamaları üzerinde durmadan evvel uygulamalarınızı çalıştırmakta size yardımcı olacak basit bir ayarlı adaptör şeması vereceğim ve bu devrenin üzerinde bir doğrultucu ile karşılaşacaksınız. Ayrıca basit bir eprom programlayıcı için dahi bir doğrultucuya ihtiyaç ol- “ duğunu göreceksiniz. Kısacası çoğu elektronik devre üzerinde doğrultucu ve benzeri bölümler olduğunu zamanla anlayacaksınız.
1) Yarım Dalga Doğrultucular:
Yarım dalga doğrultucular, bir doğrultucunun en basit halidir ve tek yollu doğrultucu olarak da bilinirler. Bir yarım dalga doğrultucu devrede doğrultucu olarak tek bir diyot bulunur fakat yük akımından dolayı oluşacak gerilim düşmelerini ve şekil bozulmalarını ekranlayabilmek (devreyi sözkonusu durumdan yalıtmak) amacı ile çoğunlukla devreye bir de süzgeç kondanstörü ilave edilir. Şekil 20'de görülen transformatörün primerine sinüzoidal bir gerilim uygulanmış olsun (Uş). Sekonderde indüklenen Ut gerili-
Murat Alp Atay mi Uş ile aynı faz ve periyotta fakat Uş'den değer olarak farklı bir alternatif gerilim olacaktır. Bunu bir alternatif gerilim kaynağı olarak kabul edersek, sinüzoidal gerilimin pozitif alternaslarında diyodun anoduna, katoduna göre pozitif bir gerilim uygulanacak ve diyot iletimde olacaktır yani diyotu kısa devre olarak düşünebiliriz. Bir periyotta biri pozitif diğeri negatif olmak üzere iki alternas olduğuna göre diyot her periyotta, periyotun yarısı boyunca iletime geçecek, diğer yarısı süresince ise kesimde kalacaktır. Şekil 22 bu durumu açıkça göstermektedir. Şekil 23'de transformatörün primerine uygulanan gerilimin zamana bağlı değişimi görülmektedir. Şekiller üstünde kıyaslama yapmak sizin açınızdan faydalı olacaktır. Şekil 20'de yükten geçen akımın yönü ile gösterilmiştir. Bu akımın yönünü diyotun yönüne bakarak da kolayca anlayabilirsiniz. Akım yönünü değiştirmek için gerek ve yeter şart diyotun yönünü değiştirmek olacaktır. Şimdi yarım dalga doğrultucu devrelerde hesaplar nasıl yapılır buna kısaca bir gözatalım. Bu doğrultucu türü ile ilgili formülleri Tablo 2'de bulabilirsiniz.
0 yYOt a (RM5S) |
Örneğin yük gerilimi U0-— 12V ve yük akımı 1A olan bir devre için transformatör sekonder gerilimini, ters diyot gerilimini, diyot akımını ve trafonsformatör gücünü hesaplayalım. Yalnız bu hesaplamaları yapmadan evvel elimizdeki ölçü aletlerinin, alternatif akımın effektif — RMS değerini ölçtüğünü ve birçok formülde hesapların bu baza göre yapıldığını hatırlatmakta fayda var. Ut-3.14xUo (Tepe gerilimi, maksimum gerilim) Ut-3.14x12-37.68V —38V Uf-2.22 x Uo (Effektif gerilim, etkin gerilim) Uf-2.22x12-26.64V -27V I1d-1.57x1o (Diyot akımı) Utt— 1.41 x Uf (Diyot için ters tepe gerilimi) -38V
2) Tam Dalga Doğrultucular:
Tam dalga doğrultucular, yarım dalga
"doğrultuculara göre daha verimlidirler ve daee | Yarım Dalga Tam Dalga
KANAR U7T-3.14Uo 57U0. ba ve Ur-2.22U0 | | | ers tepe gerilimi T z | (diyot başına) Urr Ballı Üret | P-1.57Uolo ha çok tercih edilirler. Tam dalga doğrultucularda kullanılan transformatörler diğer iki doğrultucu türünden farklı olarak iki yerine üç adet çıkış ucuna yani bir değil iki sekonder sargısına sahip olmalıdır. Bu sargı gerilimleri birbirine ve istenilen sekonder gerilimine eşit olmalıdır. Bu durumda devrede iki adet sinüzoidal akım verebilen kaynak varmış gibi düşünülür. Her iki kaynağın pozitif alternaslarında DI diyotu iletimde D2 diyotu ise kesimdedir (sekonder sargıları birbirine seri bağlı iki ayrı kaynak olarak düşünmeniz size yardımcı olacaktır). Bu halde D2 kesimde olduğundan yükü sadece D1 diyotunun bağlı olduğu kaynak (sargı) besler. Kaynakların negatif alternaslarında ise Dİ kesimde, D2 iletimde olacak ve yukarıda anlatılan tersi gerçekleşecektir. Yükü D2 diyotunun bağlı olduğu kaynak besleyecektir. Böylece bir periyodun her iki alternasında (pozitif ve negatif) farklı diyotlar iletime geçeceği için yük üzerinde devamlı bir gerilim oluşacaktır. Gerilim-zaman diyagramının gösterildiği Şekil 24'de bu durum daha iyi açıklanmaktadır. Bu yöntemle doğru akıma yakın bir akım elde edilir. İsterseniz biraz evvel yarım dalga doğrultucuları anlatırken çözdüğümüz problemin aynısını bir de tam dalga doğrultucu formüllerine göre çözelim ve aradaki farkı görelim. Bu doğrultucu türü ile ilgili formüllere yine Tablo 2'den bakabilirsiniz.
Ut-1.57x12-18.84V—19V xUo Uf-111x12-13.32V-14Y Id-.785 xTo 785 x1-.785A-.8A Utt-2.82xUf Utt-1.82x 14 -40V P-1.,57xUoxlo P-1.57x12x1-1$.84VA - I9VA
Gördüğünüz gibi aynı çalışma gerilimi ve aynı çalışma akımı için gerekli diyot akımı ve transformatör gücü oldukça bariz bir şekilde fark etti. Yani kısacası verim arttı. Yalnız en verimli ve basit doğrultucu türüne karar vermeden evvel bir de köprü doğrultuçulara gözatalım,
3) Köprü Doğrultucular:
Köprü doğrultucular günümüzde en çok kullanılan doğrultucu türüdür. Bunun sebeplerine biraz sonra değineceğim. Aslında köprü doğrultucu tam dalga doğrultucunun bir türüdür. Birbirine seri bağlı ikişer diyotun, birbirine paralel bağlanması sonucu toplam dört adet diyot ile kurulan bir devredir. Sinüzoidal alternatif akım veren bir kaynağın çıkışına bu diyot dörtlüsü (köprü diyot) Şekil 25'de görüldüğü gibi bağlanırsa olaylar
“A
$ekil-28
B)Tam dalga doğrul tucu
$ekil-23
C)Köprü doğrul tucu
Ti
48.64 Ur) Sekil-25
Şu sıra ile gelişir. Alternatif akımın bir periyodunun pozitif alternansında D1 ve D3 diyotları iletime geçer, D2 ve D4 ise kesimdedir. Bu durumda R yük direnci üzerinde Uo gerilimi okunur, diğer durum olan negatif alternansta ise D1 ve D3 kesime giderek D2 ve D4 iletime geçer bunun sonucunda yine R yük direncinden Io akımı geçer ve R'nin uçlarından Uo gerilimi okunur. Kısacası köprü kombinasyonda kullanılan bu diyotlar akım yönüne göre yükün uçlarını açıp kapayan anahtarlar (switcher) gibi çalışırlar. Bir de bu doğrultucu türünün hesaplarına değinelim. Formüller için Tablo 2'ye bakabilirsiniz.
Uo=12V, Io=1A Ut=1.57x Uo Ut=1.57x12=18.84V ≈19V Uf=1.11x12=13.32V≈14V
Şekil-21
P-i.l1x12x1-13.32Va- 14VA
Evet arkadaşlar köprü doğrultucuları da gördükten sonra sıra doğrultucu türleri arasındaki kıyaslamaya geldi. Yukarıdaki hesaplamalardan şu sonucu çıkarabiliriz. Bir kere en az güç kaybı, en düşük güçlü transformatör değerini veren köprü doğrultucuda elde edilmiştir. Bu hem maliyeti hem de taşınabilirlik (transformatörün ağırlığını düşünün) özelliğini olumlu yönde etkilemektedir. Diyot akımı bakımından tam dalga ve köprü doğrultucular başa baştır. Demek ki her açıdan köprü doğrultucu avantajlıdır. Diyot sayısının diğerlerine göre fazla olması bir dezavantaj gibi gözükse de transformatörler arasında bir güç oranlaması yapıldığı taktirde bu dezavantajın ihmal edilebilir boyutlarda olduğu görülecektir. Gelecek ayki köşemizde diyotlara son kez değineceğiz ve diyotların gerilim katlanma-
-sındaki (yükseltilmesinde) uygulamaları üstünde duracağız. Bir sonraki köşemizde buluşmak üzere hoşçakalın!!!