BLM 224 ELEKTRONİK DEVRELER

Transkript

1 BLM 224 ELEKTRONİK DEVRELER Hafta 3 DİYOT UYGULAMALARI Karabük Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Bölümü Elektronik Notları 1

2 Tam Dalga Doğrultucu, Orta Uçlu Bu doğrultma tipinde iki adet diyot orta uçlu bir transformatöre bağlanır. Çıkış tepe gerilimi, transformatörün sekonder geriliminin tepe değerinin yarısı kadardır. 2

3 Pozitif anlternansta sadece D1 diyodu akım akıtır ve çıkış geriliminin şekli uygulanan gerilimin pozitif alternansının şelki ile aynı olur. 3

4 Negatif anlternansta bu defa sadece D2 diyodu akım akıtır ve çıkış geriliminin şekli uygulanan gerilimin pozitif alternansının şelki ile aynı olur. 4

5 Her iki alternans boyunca akım akmaktadır. Çıkış tepe değeri yaklaşık olarak, sekonder sargılarının toplam geriliminin yarısı kadardır. Her diyot, sekonder sargılarındaki çıkış gerilimi ve diyot gerilim düşümü kadarlık bir PIV e maruz Dolayısiyle her bir diyodun ters yöndeki dayanma gerilimi (PIV si) aşağıdaki gibi olur. PIV=2V p (out) +0.7V V p =V m 5

6 Sonuç olarak yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi her iki alternanstaki gerilimler doğrultulmuş olur. Çıkış geriliminin şekli yukarıda görlmektedir. Çıkış gerilimini ortalama değeri: V ort =2V m / olur 6

7 Tam Dalga Doğrultucu, Köprü Tipi Tam dalga köprü doğrultucu sekonder sargılarının çıkışından tam olarak yararlanır. Köprü doğrultucu 4 adet diyotun özel bir şekilde bağlanması ile elde edilir. Periyotun her bir yarısında yük üzerinden aynı yönde akım akar. Çalışma prensibi ortak uçlu bağlantınınki ile aynıdır. Bağlantı şeması sonraki slaytlar üzerinde gösterilmiştir. 7

8 Pozitif anlternansta sadece D1 ve D2 diyotları akım akıtır ve çıkış geriliminin şekli uygulanan gerilimin pozitif alternansının şelki ile aynı olur. 8

9 Netif anlternansta D3 ve D4 diyodu akım akıtır ve çıkış geriliminin şekli uygulanan gerilimin negatif alternansının şelki ile aynı olur. Sonuç olarak heriki alternanstaki gerimim doğrultulmuş olur. Çıkış gerilimini ortalama değeri: V ort =2V m / olur 9

10 Giriş geriliminin küçük olması durumunda transformatör kullanılmayabilir. Bu durumda bağlantı aşağıdaki gibi olur. 10

11 Köprü tipi tam doğrultucu devre daha sade biçimde aşağıdaki gibi çizilebilir: 11

12 Köprü doğrultucu için PIV değeri, orta uçlu doğrultucunun yaklaşık olarak yarısı kadardır. PIV=V p (out)+0.7v 12

13 DOĞRULTUCU DEVRELERİN ANALİZİ 13

14 rms değer=etkin değer (V rms =V etkin ) 14

15 15

16 16

17 ÖRNEK: Tam dalga bir doğrultucuda uygulanan gerilimin tepe değeri 50 V ve yük direnci 10 Ω dur. Aşağıdakileri hesaplayın: a) Yükün uçlarındaki rms (etkin) gerilimi ortalama gerilimi b) Ripple (dalgalılık) gerilimi ve dalgalılık (ripple) faktörünü c) DC ve AC akım ve güçleri 17

18 I rms =V rms /R I dc = I av =I o =I ort =V av /R=V o /R=V ort /R =V dc /R P dc =dc güç=v dc I dc Pac=ac gücü= V rms I rms I dc = I av =I o =I ort = Ortalama yük akımı V av =V o =V ort =V dc = Ortalama yük gerilimi Dalg Dalg alılıl alılıl ( ripple) gerilimi V ( ripple) faktörü r V r r V / V 2 rms dc V 2 dc 18

19 19

20 Kapasitör Filtreli Yarım Dalga Doğrultucu Kapasitör Filtreli Tam Dalga Doğrultucu 20

21 Küçük kapasitör Çok Büyük kapasitör 21

22 (Dalgalılık) (Aynı değerde kapasitör, Aynı eğim) (Yarım Dalga) (Dalgalılık) (Tam Dalga) 22

23 KAPASİTOR FİLTRELİ TAMD DALGA DOĞRULTUCUDA RIPPLE FACTOR (DALGALILIK FAKTÖRÜ) HESABI T: peryot=1/f V av =V dout =V dc =V o : Çıkış geriliminin ortalama değeri V rpp : Tepeden-tepeye ripple (dalgalılık) gerilimi V p =V m : Giriş geriliminin tepe değeri Prof. Dr. Mehmet Akbaba 23

24 Prof. Dr. Mehmet Akbaba 24

25 Ripple (dalgalılık) gerilimi yaklaşık olarak üçgen dalgadır ve üçgen dalganın rms (etkin) değeri yepe değerinin (V rpp /2 nin)kök üç te biridır. Buradan: Prof. Dr. Mehmet Akbaba 25

26 Rippie factör (dalgalılık faktörü)= rms ripple gerilimi aşağdaki gibi yazılabilir: Olur. 26

27 ÖRNEK 1: Tam kontrollü bir doğrultucu devre bir R yük rirencini beslekte ve yükün uçlarındaki gerilimdeki dalgalanma bir C kapasitörü ile filtrelenerek küçültülmüştür. Doğrultucu etkin değeri 50 V ve frekansı 50 Hz olan bir alternatif akım kaynağından beslenmiştir. Devre elemanları aşağıdaki gibidir: Yük direnci R=100 Ω ve filtre kapasitörünün değeri C=1000 µf. Aşağıdakileri hesaplayınız: a) Tepeden-tepeye ripple gerilimini ve ripple gerilimini b) Yükün uçlarındaki ortalama gerilimi c) rms (etkin) ripple gerilimini d) Ripple (dalgalılık) faktörünü e) Yüke aktarılan ortalama gücü 27

28 m 28

29 29

30 ÖRNEK 2: Tam dalga, kapasitör filtreli, bir doğrultucu devrede yükün uçlarındaki gerilim giriş geriliminin tepe değerinin %93.3 ü kadar olması istenmektedir. Yük direnci 1 kω, giriş geriliminin tepe değeri 15 volt frekans 120 Hz dir. Aşağıdakileri hesaplayınız: a) Filtre kapasitörünün değerini b) Tepeden tepeye ripple gerilimi, tepe ripple gerilimi ve rms ripple gerilimini c) Dalgalılık (ripple) faktörünü bulunuz. 30

31 Çözüm: f=1/t=120 Hz V p(in) =V m (Giriş geriliminin tepe değeri) 31

32 V rpp = Vr= V rpp /2=1 V V dc =0.933 V m =0.933*15= V V rrms V r V r = V rrms /V dc = 0.58/ = =%

33 L-C FİLTRELİ TAM DOĞRULTUCU DEVRESİ L: Filtre endüktansı (H, mh) R W : Filtre endüktansının iç direnci (Ω) C: Filtre Kapasitörü (F, µf) 33

34 V din 1 2V 2V V sin( wt) dwt p p 0 m (V p V m ) Doğru akım devresinde kapasitörün açık devre olduğunu ve endüktansın kısa devre olduğunu düşünürsek, dc bileşeni için aşağıdaki eşdeğer devreyi göz önüne alabiliriz ve buradan aşağıdaki denklemleri yazabiliriz: 34

35 DC Equivalent circuit 35

36 I dc V R din R w V dout RV R din Giriş ripple (dalgalılık) gerilimi V rin aşağdaki gibi yazılır: R w V rin V 2 rm sin V 2 din V p 2 2 2V p 2 Çıkış ripple (dalgalılık) gerilimi V rout aşağıdaki gibi olur: V rout X L X C X C V rin 36

37 Then the ripple factor r can be written as: r V V rout dout X L X C X RV C din V rin R X L R w X C X C V RV rin din R R w 37

38 ÖRNEK: Tam dalga doğrultucu bir devrede L-C filtre kullanılarak çıkış gerilimindeki dalgalanma iyileştirilmiştir. Devre parametreleri: Yük direnci R= 100Ω, filtre elemanları L=80 mh, endüktansın direnci 5 Ω ve C=1000 µf dır. V m =100V, f=50 Hz. Aşağıdakileri bulunuz: a) Yükün uçlarındaki geriliminin ortalama değerini b) Yük akımının ortalama değerini c) Dalgalılık katsayısını d) Yüke aktarılan gücü 38

39 39

40 Ω =2πfL=2x50xx0.080=50.24 Ω V rout X L X C X C V rin = Prof. Dr. Mehmet Akbaba 40

41 Prof. Dr. Mehmet Akbaba 41

42 GÜÇ KAYNAKLARI : GERİLİM REGÜLATÖRLERİ Prof. Dr. Mehmet Akbaba 42

43 78XX veya 79XX serisi gerilim regülatörleri kapasitör ile ön filtreleme yaptıktan sonra çıkşindaki C2 kapasitörü ile birlikte XX ile belirtilen değerde tam süzülmüş sabit değerli bir gerilimdeğer verir. Yukarıdaki örnekte XX=09 olduğundan çıkışta sabit 9 voltluk doğrultulmuş gerilim elde edilir. Girişteki transformator giriş gerilimini yüke uygun bir seviyeye düşürmek için kullanılmıştır. 43

44 Çikişta tam süzülmüş değişken doğru gerilim elde etmek için LM serisi (LM317 çok fazlaca kullanılan bir entegre regülatordür) regülatörler kullanılır. LM317 regülatöründe ayar ucu B ile çıkış ucu A arasındaki gerilim 1.25 V ta sabit tutulmaktadır. Sabit R1 ve ayarlı R2 dirençleri kullanilarak çıkır gerilimi geniş aralıklarda R2 yi ayarlayarak değiştirilir. Bunu aşağıdaki şekilde gerçekleştirir: 44

45 I akımı I=1.25/R 1 olur ve çıkış gerilimi aşağıdaki gibi yazılabilir: V O =I(R 1 +R 2 )=(1.25/R 1 )*(R 1 +R 2 ) olur. R 2 ayarlanabilir olduğundan buna bağlı olarak geniş aralıklarda ayarlanabilir. 45

46 46

47 47

48 ZENER ÖRNEK 2: 1N1736A zener diyodunun kataloğundan 37 ma lik test akımında zener empedansı (direnci) Z Z =3.5 Ω ve zener gerilimi Vz=6.8 V okunmuştur. a) Zenerden geçen akım 50 ma iken zenerin uçlarındaki gerilimi bulunuz b) Zenerden geçen akım 25 ma iken zenerin uçlarındaki gerilimi bulunuz 48

49 ÇÖZÜM: a) I Z = I Z 37 ma=50 ma-37 ma =13 ma V Z = Z Z * I Z = 3.5 Ω * 13 ma = 45.5 mv b) I Z = I Z 37 ma=25 ma-37 ma = - 12 ma V Z = Z Z * I Z = 3.5 Ω * (-12 ma) = mv 49

50 KIRPICI DEVRELER ÖRNEK: Aşağıdaki devrenin çıkış geriliminin şeklini çiziniz. Diyotlar Silisyun diyotlardır. 50

51 ÇÖZÜM: 51

52 Aşağıdaki devrede çıkış gerilimi V O nun zamana göre değişimini bulunuz 52

53 53

54 54

55 Figure xx: Yukarıdaki problemin ölçekli şekli 55

56 Diyodun hem alternatif hem doğru akım kaynaklı devredeki davranışına örnek: 56

57 57

58 KAYNAKLAR 1. Robert Boylestad and Louis Nashelski, Elektronik Cihazlar ve Devre Teorisi, Palme Yayıncılık 2. Mehmet Akbaba, Elektronik Devreler Ders Notları 3. Thomas L. Floyd, Electronic Devices, Merill Publishin Company Elektronik Notları 58

59 Teşekkür Ederim Sağlıklı ve mutlu bir hafta geçirmeniz temennisiyle, iyi çalışmalar dilerim Elektronik Notları 59