BÖLÜM 7 GÜÇ (POWER) YÜKSELTECİ KONU: GEREKLİ DONANIM: ÖN BİLGİ: DENEYİN YAPILIŞI:

Transkript

1 BÖLÜM 7 GÜÇ (POWER) YÜKSELTECİ KONU: 1. Transisörlü güç yükselecinin analizi ve çalışma karakerisiklerinin incelenmesi. GEREKLİ DONANIM: Osilaskop (Çif Kanallı) İşare Üreeci (Signal Generaor) DC Güç Kaynağı Mulimere (Sayısal ve Analog) Transisör: BD135 veya 2N3055 veya Muadili Kondansaör: 1µF (Elekroliik) Direnç: 47KΩ Hoparlör: 8Ω ÖN BİLGİ: Yükseleçler; kullanım amaçlarına veya işlevlerine göre çeşili sınıflara ayrılırlar. Küçük sinyal, büyük sinyal, alçak frekans, yüksek frekans v.b gibi. Önceki bölümlerde alçak frekans alçak güçlü yükseleçlerin analizlerini yapık. Güç yükseleçleri; işlevsel olarak küçük sinyal yükseleçleri ile benzerlik göserirler. Faka çok daha yüksek akım ve gerilim değerlerinde çalışırlar. Dolayısı ile güç yükseleçleri olarak anımlanırlar. Güç yükseleçleri ses frekans ekniğinde kullanıldığı gibi çeşili endüsriyel uygulamalar da sıklıkla kullanılmakadır. Uygulama alanlarına örnek olarak; role ve moor konrol v.b uygulamaları sayabiliriz. Bu bölümde; bir güç yükselecini endüsriyel bir uygulamadan ziyade ses frekans ekniğinde kullanacağız. Böylece yükselme işlemini işisel olarak inceleyeceğiz. DENEYİN YAPILIŞI: Yükselecin emel işlevini öğrenmek amacı ile önce yükseleç kullanmadan her hangi bir ses frekans işareinin hoparlör üzerindeki ekisini inceleyeceğiz. 1.1 Şekil-15.1'de bağlanıyı deney sei üzerine kurunuz. Başlangıça devreye işare üreecini (Sinyal Genaraörü) bağlamayınız. 1.2 İşare üreecinin çıkış genliğini minimuma alınız. Frekansını ise 1KHz sinüsoydal olacak şekilde ayarlayınız. İşare üreecinin DC offse değerinin 0V olmasına dikka ediniz. 1.3 Elde eiğiniz işarei, şekil-15.1 deki gibi devrenin girişine uygulayınız. İşare üreecinin frekansı sabi kalmak koşuluyla genliğini maksimum olacak şekilde arırınız. Bu esnada hoparlörden elde eiğiniz sesin şiddeine anık olunuz. 182

2 + Vg + İşare Üreeci ~ 1Khz Sinüsoydal C1=1µF Hp1 HOPARLÖR 8Ω Şekil-15.1 Bir hoparlörün doğrudan sürülmesi Güç yükselecin çalışmasına ve işlevine anık olmak amacı ile şekil-15.2 de görülen yükseleç devresinden yararlanacağız. 1.4 Şekil-15.2 deki devreyi deney sei üzerine kurunuz. Başlangıça işare üreecini devreye bağlamayınız. Vcc=+12V R B 47KΩ + Vg + İşare Üreeci ~ 1Khz Sinüsoydal C 1 =1µF Hp1 HOPARLÖR 8Ω Şekil-15.2 Bir hoparlörün güç yükseleci ile sürülmesi 1.5 İşare üreeci devreye bağlı değilken yükselecin polarma gerilimlerini ölçerek elde eiğiniz değerleri ablo-15.1 deki ilgili yerlere kaydediniz. V CC V CQ V E V BE Tablo-15.2 Güç yükseleci devresinin Karakerisikleri 1.6 İşare üreecinin çıkış genliğini minimuma alınız. Frekansını ise 1KHz sinüsoydal olacak şekilde ayarlayınız. İşare üreecinin DC offse değerinin 0V olmasına dikka ediniz. 1.7 Elde eiğiniz işarei, şekil-15.2 deki gibi devrenin girişine uygulayınız. İşare üreecinin frekansı sabi kalmak koşuluyla genliğini maksimum olacak şekilde arırınız. Bu esnada hoparlörden elde eiğiniz sesin şiddeine anık olunuz. Güç yükselecinin çalışmasına anık oldunuz. Neler söyleyebilirsiniz. No ediniz. 183

3 Puş-Pul Bağlanılı Yükseleçler KONULAR: 1. Puş-pul bağlanılı güç yükselecinin çalışma karakerisiklerini ve özelliklerini incelemek. GEREKLİ DONANIM: Güç Kaynağı: ±12VDC Osilaskop (çif kanallı) İşare Üreeci (Sig.Gen) Transisör: 2xBC108C, 2xBC177 veya muadilleri Diyo: 2x1N4007 Direnç: 2x22Ω, 100Ω, 2x220Ω, 2x470Ω, 2x22KΩ Kondansaör: 10nF, 1µF ÖN BİLGİ: Yükseleçlerin bağlanı iplerine göre sınıflandırıldıklarını ve 3 emel bağlanı ipi olduğunu önceki bölümlerde gördük. Yükseleçler genel olarak işlevlerine göre; akım, gerilim ve güç yükseleci olarak da adlandırılırlar. Kullanım amacına ve işlevine bağlı olarak çoğu uygulamada birkaç farklı yükseleç devresi peşpeşe bağlanarak birlike kullanılabilir. Bu ür yükseleçlere kaskad yükseleçler denir. Ses frekans ekniğinde kullanılan bir yükselecin girişinin bir mikrofondan olacağı, çıkış yükünün ise hoparlör olacağı açıkır. Dolayısıyla böyle bir yükseleç devresinde giriş empedansının yüksek, çıkış empedansının ise alçak olması isenir. Maksimum güç ransferi için bu durum gereklidir. Endüsriyel uygulamalarda kullanılan yükseleç devrelerinden ise farklı özellikler beklenir. Örneğin, bir moorun sürülmesinde kullanılan yükseleç devresinin çıkışı; hem yüksek gerilim hem de yüksek akım besleyebilmelidir. Güç yükseleçlerinin asarımında önemli bir fakör ise verimleridir. Yükseleçler; verimleri baz alınarak çalışma sınıflarına ayrılırlar. Bunlar; A sınıfı, B sınıfı, AB sınıfı ve C sınıfı çalışma olarak adlandırılır. A sınıfı çalışmada yükselme işlemi giriş işareinin üm periyodu boyunca yapılır. Dolayısı ile yükseleç devresinde kullanılan ransisörler akif bölgede çalışır. Bu durumda yükselecin dc besleme (polarma) gerilimleri devrede her zaman ekindirler ve güç harcamasını arırırlar. Bu ür yükseleçlerde verim düşükür. B sınıfı çalışmada ise; yükselme işlemi giriş işareine bağlı olarak her bir alernans için ayrı ayrı yapılır. Dolayısıyla yükseleç girişinde işare yokken güç harcaması minimumdur. Çünkü ransisörlerin akifleşmesinde giriş ac işarelerinden yararlanılır. Bu bölümde özellikle ses frekans ekniğinde sıkça kullanılan B sınıfı puş-pul yükseleçlerin çalışması analiz edilerek yükseleçlerin anıımlarına yeni bir boyu geireceğiz. 184

4 Şekil-17.1 de B sınıfı çalışan puş-pul bağlanılı güç yükseleci devresinin şeması verilmişir. Devrede Q1 ransisörü giriş işareinin poziif alernanslarını, Q2 ransisörü ise negaif alernanslarını yükselerek çıkışa akarır. Çıkışa RL yükü üzerinde giriş işarei yükselilmiş olarak alınır. V 1 I C1 Vg T 1 0 V 1 Q1 I C1 +Vcc T2 I L I L 0 Vg R L V 2 V 2 Q2 I C2 0 I C2 Şekil-17.1 Puş-pul yükseleç devresi Yükseleç girişine giriş işarei uygulanmadığı sürece her iki ransisörde kesimdedir. Dolayısıyla besleme kaynağından güç sarfiyaı olmaz. Bu nedenle yükseleç devresinin verimi maksimumdur. Yükseleç devresinde; giriş ve çıkış işarelerinde empedans uygunluğu sağlamak amacıyla ransformaör kullanılmışır. Transformaör kullanmak uygun ve ekonomik bir çözüm değildir. Ayrıca yukarıdaki yükseleç devresi küçük genlikli giriş işareleri için iyi sonuç vermez. Çünkü her bir ransisörün ileime geçebilmesi için yaklaşık 0.7V beyz-emier ön gerilimine ihiyacı vardır. Dolayısıyla giriş işareinin her iki alernansının ilk 0.7V luk dilimlerinde bir disorsiyon söz konusudur. Çıkış sinyalindeki bu bozulmaya geçiş disorsiyonu veya kros-over denir. Geşiç disorsiyonunu yok ederek ransformaör kullanımını oradan kaldıran ekonomik bir çözüm şekil-17.2 de verilen yükseleç devresidir. 185

5 Vcc=+12V R 1 22KΩ R 5 470Ω Q 3 BC177 C 1 R 2 220Ω D 1 1N4007 R 6 22Ω Q 1 BC108 Vg 1µF D 2 1N4007 R 7 22Ω C 2 10nF R L 100Ω Vç R 3 220Ω Q 2 BC177 R 4 22KΩ R 8 470Ω Q 4 BC108 Vee= --12V Şekil-17.2 Komplemener simerik puş-pul güç yükseleci Bu ür güç yükseleçleri, özellikle yüksek güç gerekiren ve kalieli Hi-Fi yükseleçlerin asarımında kullanılır. Çıkışa yüksek güçler elde emek için uygun ransisörler seçilmeli ve soğuucu ile kullanılmalıdır. Şekil-17.2 deki yükseleç devresi A-B sınıfı çalışmakadır. D1 ve D2 diyoları geçiş disorsiyonlarını yok emek amacıyla kullanılmışır. Çıkış a empedans uygunluğunu sağlamak amacı ile Q2 ve Q3 ransisörleri emier izleyici olarak kullanılmışır. Devrenin dc polarma gerilimleri şaseye göre simerik bir kaynakan sağlanmışır. Bu durumda şase referans alınarak, giriş işareinin poziif ve negaif alernanslarının yükselilebilmesini sağlamakadır. Puş-pul bağlanı olarak adlandırılan bu ür yükseleçler, genellikle ses frekans yükseleçlerinin çıkış kalarında sıklıkla kullanılırlar. Bu ür çıkış kaları, düşük disorsiyon ve yüksek güçler elde emek için idealdir. Puş-pul bağlanı ayrıca endüsriyel sisemler de sürücü yükseleç olarakda kullanılmakadır. DENEYİN YAPILIŞI: 1.1 Şekil-17.2'de verilen puş-pul yükseleç devresini deney sei üzerine kurunuz. Başlangıça yükseleç girişine işare üreeci bağlamayınız. 1.2 Yükseleç devresinin ablo-17.1 de belirilen dc polarma gerilimlerini dc volmere ile ölçerek elde eiğiniz sonuçları ablodaki ilgili yerlere kaydediniz. 186

6 VCE(Q1) VCE(Q2) VCE(Q3) VCE(Q4) VD1 VD2 VR1 VR4 Tablo-17.1 Puş-pul yükseleç devresinde DC polarma gerilimleri 1.3 İşare üreecinin çıkış genliğini minimuma, frekansını ise 1KHz'e ayarlayarak yükseleç girişine bir sinüs dalga uygulayınız. Yükseleç devresinin giriş ve çıkış dalga biçimlerini incelemek için gerekli osilaskop bağlanılarını yapınız. 1.4 Giriş işareinin frekansı 1KHz de sabi kalmak koşuluyla, genliğini yükseleç çıkışında maksimum disorsiyonsuz bir çıkış işarei elde edinceye kadar arırınız. 1.5 Yükselecin giriş (Vg) ve çıkış (Vç) işarelerinin genliğini osilaskop veya mulimere ile ölçerek sonuçlarınızı ablo-17.2'deki ilgili yerlere kaydediniz. 1.6 Giriş işarei ile çıkış işarei arasında faz farkı (Ф) var mı?. Gerekli ölçümleri yaparak sonucu ablo-17.2 deki ilgili yere kaydediniz. 1.7 Yükselecin gerilim kazancını elde eiğiniz verilerden faydalanarak hesaplayınız. Sonucu ablodaki ilgili yerlere kaydediniz. Vg (-) Vç (-) G V G P Ф Tablo-17.2 Puş-Pul yükseleç devresinin ac karakerisikleri 187