Temel Kavramlar Doðru Akým (DA, DC, Direct Current) Dinamo, akümülâtör, pil, güneþ pili gibi düzenekler tarafýndan

Transkript

1 Bölüm 8: Güç Kaynaðý Yapýmý A. Doðrultmaç (Redresör) Devre Uygulamalarý Elektronik devrelerin bir çoðunun çalýþmasý için tek yönlü olarak dolaþan (DC) akýma gerek vardýr. Bu bölümde doðru akým üreten devreler incelenecektir. Uygulamada DC üreteçlerine, doðrultmaç, doðrultucu, adaptör, güç kaynaðý, redresör gibi adlar verilmektedir. Temel Kavramlar Doðru Akým (DA, DC, Direct Current) Dinamo, akümülâtör, pil, güneþ pili gibi düzenekler tarafýndan üretilir. DC akým þekil 8.1a'da görüldüðü gibi zamana göre yön ve þiddet deðiþtirmeden akar. Yani DC akýmýn frekansý yoktur. DC sinyal sinyal (a) (b) Alternatif Akým (AA,, Alternative Current) Alternatör adý verilen makineler tarafýndan üretilen elektrik akýmý çeþididir. Bu akým zamana göre sürekli olarak yön ve þiddet deðiþtirir. Yani alternatörden gelen akým sürekli azalýp çoðalýr ve akýþ yönü deðiþir. Alternatörün ürettiði sinyal þekil 8.2b'de görüldüðü gibi sinüs eðrisi þeklindedir. Þekil 8.1: DC ve 'nin elektriksel eðrileri Alternatörün ürettiði akýmýn zamana göre yön ve þiddet deðiþtirme sayýsýna ise frekans adý verilmektedir. Türkiye de üretilen alternatif akýmýn frekansý 50 Hz dir. (Hz: Hertz diye okunur.) Günümüzde elektrik enerjisinin % 90 a yakýn bölümü alternatif olarak üretilmektedir. Çünkü nin taþýnmasý, yükseltilmesi ve düþürülmesi kolaydýr. Transformatör (Trafo) Alternatif (dalgalý) akýmý, alçaltmaya ya da yükseltmeye yarayan aygýtlara trafo denir. Bu elemanlar gerilim dönüþtürme iþlemini yaparken frekansý deðiþtirmez. Yani giriþe uygulanan gerilimin frekansý 50 Hz ise, tan alýnan gerilimin frekansý da 50 Hz olur. Gerilimi düþürücü trafolarda 220 voltun uygulandýðý kýsým (primer), ince kesitli telden çok sarýmlý, düþük gerilimin alýndýðý kýsým (sekonder) ise kalýn kesitli telden az sipirli olarak sarýlýr. Resim 8.1: Transformatör Þekil 8.2: Trafonun primer ve sekonder sarýmlarýnýn sarýldýðý ince çelik saclardan yapýlmýþ nüvenin yapýsý 111

2 Transformatörlerin Yapýsý Transformatörler karþýlýklý indüksiyon olayýnýn genel bir uygulamasýdýr. Primerde oluþan deðiþken manyetik alaný sekonder sargýsýna ulaþtýran nüveler, þekil 8.2'de görüldüðü gibi bir yüzü yalýtýlmýþ, % 34 oranýnda silisyum katkýsý yapýlmýþ ince (0,350,5 mm) çelik saclardan üretilir. Yüksek frekanslý devrelerde kullanýlan trafolarýn nüvesi ise ferrit maddesindendir. U 1 U 2 U 1 U 2 (yük) nüve primer sargý (N 1 ) manyetik aký (f) sekonder sargý (N 2 ) Þekil 8.3: Transformatörün yapýsý Transformatörlerin Çalýþma Ýlkesi Transformatörde primer ve sekonder sargýlarý arasýnda hiçbir elektriksel baðlantý yoktur. Sekonder devresinin çektiði güç, manyetik alan yardýmýyla primer devreden çekilir. Þekil 8.3'te görüldüðü gibi primer (N 1 ) sarýmýna gerilim uygulandýðýnda, bu sargýlarýn etrafýnda F (fi) manyetik alaný oluþur. Bu alan ince çelik saclardan yapýlmýþ olan nüve üzerinden geçerek N 2 sargýlarýný keser (iletken içindeki elektronlarý hareket ettirir) ve U 2 gerilimini oluþturur. Transformatör Seçimi Uygulamada çeþitli gerilim ve akým deðerlerinde trafolar kullanýlýr. Kimi trafolarýn gerilimi tek kademeli olurken bazýlarý ise çok çeþitli deðerlerde gerilim verebilecek þekilde üretilmektedir. Eðer, /1 A verebilecek bir DC güç kaynaðý yapýlmak isteniyorsa, bu iþ için 1015 W lýk güce sahip bir trafo seçmek gerekir. Üzerinde /50 W yazan bir trafonun verebileceði maksimum akým ise, P = U.I olduðuna göre, I = P/U = 50/12 = 4,16 = 4 A dir. Transformatörlerin Saðlamlýk Testi Trafo gerilimi düþürücü özellikte ise, ohmmetre x1 W, x10 W, x100 W ya da x1 k kademesine alýnarak yapýlan ölçümde primer direnci sekonder direncinden yüksek olmalýdýr. yi DC ye Dönüþtüren Devreler (Redresörler) Elektronik cihazlarýn çoðunluðu DC ile çalýþýr. Konutlarda ise 220 V luk gerilim vardýr. DC gerilim, pil, akü, dinamo gibi araçlardan baþka doðrultmaçlarla da elde edilebilir. 'yi DC'ye Çeviren Ýyi Kalite Doðrultmaç Devrelerinin Blok Yapýsý Ýyi kalite güç kaynaklarý, transformatör, doðrultucu (/DC dönüþtürücü), 1. filtre, regülatör (gerilim sabitleyici) ve 2. filtre devrelerinin birleþiminden oluþur. Þekil 8.4'te 'yi DC'ye çeviren güç kaynaklarýnýn blok þemasý verilmiþtir. 112

3 besleme gerilimi 220 volt transformatör doðrultma devresi filtre devresi regüle devresi filtre devresi alýcý Þekil 8.4: 'yi DC'ye çeviren güç kaynaklarýnýn blok þemasý (kapalý þema) /DC dönüþtürme iþleminde tek yönlü olarak akým geçiren kristal diyodlar (1N4001, 1N4002, 1N5400 vb. gibi) kullanýlýr. Diyodlar 'yi DC'ye çevirebilirler. Ancak bu DC istenilen þekilde düzgün deðildir. Filtre devreleri diyodlarýn ýndaki salýnýmlý DC'yi filtre ederek düzgünleþtirmeye yararlar. Uygulamada filtre devresi olarak kondansatör ve þok bobinleri kullanýlýr. Regüle devreleri kararlý ve düzgün bir DC gerilim oluþturur. Uygulamada kullanýlan regüleli güç kaynaklarýnda regüle edici olarak zener diyodlu ya da regülatör entegreli devreler karþýmýza çýkar. 1. Bir Diyodlu Yarým Dalga Doðrultmaç Devresi 'yi DC'ye çeviren tek diyodlu devredir. Yarým dalga doðrultmaç devresinde sinyali tam düzgün olmaz. Bir diyodlu yarým dalga doðrultmaç devresinin çalýþmasýný anlayabilmek için bazý hatýrlatmalar yapmamýz gerekiyor. Þöyle ki; bilindiði üzere trafolarýn ýnda zamana göre yönü ve þiddeti sürekli olarak deðiþen dalgalý bir akým vardýr. Yani sinyalin akýþ yönü saniyede 100 kez deðiþmektedir. Trafonun ýndaki deðiþken akým, pozitif ve negatif olmak üzere iki alternanstan meydana gelmiþtir. Diyodlar tek yönlü olarak akým geçirdiðinden trafonun ýndaki sinyalin sadece pozitif alternanslarý alýcýya ulaþabilmektedir. Yarým Dalga Doðrultmaç Devresinin Çalýþma Ýlkesi Bu temel bilgilerden hareket ederek yarým dalga doðrultmaç devresinin çalýþmasýný þu þekilde ifade edebiliriz: Þekil 8.5'te verilen devrede görüldüðü gibi trafonun üst ucundaki (A noktasý) sinyalin polaritesi pozitif olduðunda diyoddan ve alýcý üzerinden akým geçer. A noktasý trafo, D 1N4001 U, I trafonun sekonderindeki sinyal t (s) DC U, I B noktasý, diyodun ýndaki DC sinyal t (s) Þekil 8.5: Yarým dalga doðrultmaç devresi Þekil 8.6: Yarým dalga doðrultmaç devresinin giriþ ve uçlarýndaki elektrik sinyalleri 113

4 Trafonun üst ucundaki sinyalin polaritesi negatif olduðunda ise diyod akým geçirmez (kesimde kalýr). Sonuçta alýcýdan tek yönlü akým geçiþi olur. Alýcýya seri olarak DC akým ölçebilen bir ampermetre baðlanacak olursa ibrenin tek yönlü olarak saptýðý görülür. A noktasý Trafo, D 1 U, I trafonun sekonderindeki sinyal t (s) N 1 N 2 DC U, I B noktasý, D 2 Þekil 8.7: Orta uçlu trafolu tam dalga doðrultmaç devresi diyodlarýn ýndaki DC sinyal t (s) Þekil 8.8: Orta uçlu trafolu (iki diyodlu) tam dalga doðrultmaç devresinin giriþ ve uçlarýndaki elektrik sinyalleri 2. Orta Uçlu Trafolu Tam Dalga Doðrultmaç Devresi 'nin her iki alternansýnýn da alýcýdan tek yönlü akarak geçmesini saðlayan devredir. Bu tip bir devrenin kurulabilmesi için orta uçlu trafoya gerek vardýr. Orta Uçlu Trafolu Tam Dalga Doðrultmaç Devresinin Çalýþma Ýlkesi Þekil 8.7'de verilen devrede görüldüðü gibi trafonun üst ucunda (A noktasý) pozitif polariteli sinyal oluþtuðunda D 1 diyodu ve alýcý üzerinden akým geçiþi olur. Trafonun alt ucunda (B noktasý) pozitif polariteli sinyal oluþtuðunda ise D 2 diyodu ve alýcý üzerinden akým geçiþi olur. Görüldüðü üzere diyodlar sayesinde alýcý üzerinden hep ayný yönlü akým geçmektedir. Ve bu da DC akýmdýr. Ek Bilgi D 1 ve D 2 diyodlarýndan geçen akýmlar trafonun orta ucundan devresini tamamlar. Devrenin yapýmýnda kullanýlan trafonun sekonder sarýmý üç uçludur. Bu sayede trafonun ýnda iki adet gerilim oluþmaktadýr. Þekil 8.7'de trafonun sekonder sarýmýnýn N 1 ve N 2 sargýlarýndan oluþtuðu görülmektedir. Bu iki sarýmda birbirinin tersi polaritede iki gerilim doðmaktadýr. Yani, trafonun A noktasýnda oluþan sinyalin polaritesi pozitif iken, B noktasýnda oluþan sinyalin polaritesi negatif olmaktadýr. Trafoda oluþan akýmlarýn devresini tamamladýðý uç ise orta uç olmaktadýr. 3. Köprü Tipi Tam Dalga Doðrultmaç Devresi 'yi en iyi þekilde DC'ye dönüþtüren devredir. Her türlü elektronik cihazýn besleme katýnda karþýmýza çýkar. Köprü Diyodlu Tam Dalga Doðrultmaç Devresinin Çalýþma Ýlkesi Þekil 8.9'da verilen devrede görüldüðü gibi trafonun sekonder sarýmýnýn üst ucunun (A noktasý) polaritesi pozitif olduðunda D 1 ve D 3 diyodlarý iletime geçerek üzerinden akým dolaþýr. Trafonun sekonder sarýmýnýn alt ucunun (B noktasý) polaritesi pozitif olduðunda ise D 2 ve D 4 diyodlarý iletime geçerek üzerinden akým dolaþýr. 114

5 A noktasý Trafo B noktasý,, D 4 D 3 Þekil 8.9: Köprü tipi tam dalga doðrultmaç devresi D 1 D 2 DC U, I U, I trafonun sekonderindeki sinyal diyodlarýn ýndaki DC sinyal t (s) t (s) Þekil 8.10: Köprü diyodlu doðrultmaç devresinin giriþ ve uçlarýndaki elektrik sinyalleri 4. Doðrultmaç Devrelerinden Alýnan DC'yi Tam Doðru Akým Hâline Getirici Süzgeçler (Filtreler) Doðrultmaç devrelerinde trafonun ýna baðlanan diyodlarla iki yönlü olarak dolaþan akým tek yönlü hâle getirilir. Ancak diyodlar akýmý tam olarak doðrultamazlar. Yani elde edilen DC dalgalýdýr (nabazanlýdýr, deðiþken doðru akýmdýr). Bu da alýcýlarýn düzgün çalýþmasýný engeller. Ýþte, ý tam doðru akým hâline getirebilmek için kondansatör ya da bobinler kullanýlarak süzgeç (filtre) devreleri yapýlmýþtýr. U, I U, I t (s) t (s) Þekil 8.11: Deðiþken doðru akým örnekleri Deðiþken Doðru Akým Zamana göre yönü deðiþmeyen, ancak deðeri deðiþen akýma denir. Yarým ve tam dalga doðrultmaçlarýn filtresiz sinyallerine nabazanlý DC, ondülasyonlu DC gibi adlar da verilir. Þekil 8.11'de deðiþken doðru akýma iliþkin örneklere yer verilmiþtir. Doðrultmaçlarda Kullanýlan Filtre Çeþitleri I. Kondansatörlü (C li) Süzgeç Doðrultmaç devresinin ýna paralel baðlý olan kondansatör sinyalini filtre ederek düzgünleþtirir. Þekil 8.12'de görüldüðü gibi diyoddan geçen pozitif alternans maksimum deðere doðru yükselirken kondansatör (C) þarj olur. Alternans sýfýr (0) deðerine doðru inerken ise C 1, Þekil 8.12: C'li filtre 115

6 üzerindeki yükü (akýmý) alýcýya ( ) verir. Dolayýsýyla alýcýdan geçen doðru akýmýn biçimi (þekli) daha düzgün olur. Osilaskopla yapýlacak gözlemde bu durum görülebilir. Filtre olarak kullanýlan kondansatörün kapasite deðeri büyük olursa tan alýnan DC daha düzgün olur. Doðrultmaç devrelerinde alýcýnýn çektiði akým göz önüne alýnarak mf arasý kapasiteye sahip, elektrolitik tip kondansatörler kullanýlýr. Pratikte, 1 A verebilen bir doðrultmaç devresinin ýna m F lýk kondansatör baðlanmaktadýr. Yani, kullanýlacak kondansatörün kapasite deðeri alýcýnýn çektiði akýma baðlýdýr. Filtre Olarak Kullanýlan Kondansatörün Çýkýþ Gerilimini Yükseltmesinin Nedeni Kondansatörler nin maksimum deðerine þarj olurlar. nin maksimum deðeri etkin deðerden % 41 fazla olduðundan, doðrultmacýn ýndaki DC, giriþdeki gerilimden yaklaþýk % 41 oranýnda daha yüksek olur. Devrenin ýna yük baðlanýnca gerilimdeki bu yükselme düþer. Örneðin 12 volt verebilen bir trafo kullanýlarak tam dalga doðrultmaç devresi yapýlýrsa, devrenin ýna alýcý baðlý deðilken yapýlan ölçümde voltmetre 1617 voltluk bir deðer gösterir. Çünkü, 12 voltluk 'nin maksimum deðeri U maks = U etkin.1,41 = 16,92 volttur. II. Bobinli (L li) Süzgeç Bobinler, üzerlerinden geçen dalgalý akýmlarýn deðiþmelerine (salýným yapmasýna) karþý koyarlar. Þekil 8.13'te görüldüðü gibi diyodlarýn ýna baðlanan L bobin, dalgalý R (titreþimli) olan DC y sinyalin azalýp çoðalmasýný belli oranda önleyerek Þekil 8.13: L'li filtre a baðlý olan alýcýdan daha düzgün akýmýn geçmesini saðlar. Bobinin Filtreleme (Süzme) Ýþlemini Yapma Þekli Bobinlere deðiþken özellikli akým uygulandýðýnda sargýlarýn etrafýnda bir manyetik alan oluþur. Bu alan, kendisini oluþturan etkiye (akýma) karþý koyar. Yani yükselen giriþ akýmýný bastýrýr. Uygulanan akým kesilince ise bobin etrafýndaki alanýn aniden sýfýr deðerine doðru azalmasý nedeniyle bobinde bir gerilim (EMK) oluþur. Bu EMK, þebekenin geriliminde yükseltme etkisi yapar. Yani, diyodun ýnda bulunan dalgalý (salýnýmlý) akým sýfýrdan itibaren yükselirken bobin bunu bastýrmaya çalýþýr. Akým tepe deðerinden sýfýra doðru inerken ise bobin bir EMK oluþturarak alýcýya giden gerilimi yükseltmeye çalýþýr. Süzgeç olarak kullanýlan bobinler (þok bobini), ince çelik saclarýn ya da ferritten yapýlmýþ nüvelerin üzerine sarýlmýþ izoleli iletkenlerden oluþur. Bobinde kullanýlan iletkenin kesiti ve sarým sayýsý devrenin akýmýna baðlý olarak deðiþir. III. Bobin ve Kondansatörlü (LC) Süzgeç Bobin ve kondansatör þekil 8.14'te görüldüðü gibi bir arada kullanýldýðýnda tan alýnan DC daha düzgün olur. Filtre devresindeki bobin taki titreþim (salýným) oranýný biraz düþürür. Daha sonra kondansatör dolup boþalarak alýcýya giden akýmýn çok düzgün hâle gelmesini saðlar. 116

7 Þekil 8.14: LC filtre IV. Kondansatör Bobin Kondansatörlü (CLC, p Tipi) Süzgeç En iyi süzgeç devresidir. Hassas yapýlý ve kaliteli devrelerin ýnýn filtre edilmesinde kullanýlýr. Diyodlarýn ýndan gelen dalgalý (salýnýmlý) akým, CLC'den oluþan süzgeç devresinden geçerken üç etkiye maruz kalarak düzgün bir akýma dönüþür. Þekil 8.15: CLC filtre CLC Filtrenin Çalýþma Ýlkesi Þekil 8.15'te görüldüðü gibi devrenin giriþine gelen salýnýmlý DC, C 1 tarafýndan biraz düzgünleþtirilir. Ardýndan bobin, kendine has özelliðinden dolayý, yükselmek isteyen sinyalleri bastýrýrken, alçalmak isteyen sinyalleri ise yükseltir. Bobinden sonraki noktada DC özellikli sinyaller oldukça düzelmiþ bir hâle gelir. Çýkýþta bulunan C 2, sinyallerin filtreleme iþlemini bir kez daha yaparak elde edilen DC'nin tam düzgün hâle gelmesini saðlar. B. DC Güç Kaynaklarýnda Kullanýlan Regüle (Regülatör) Devreleri Deðiþik deðerlerde akýmlar çeken devrelerden oluþan elektronik cihazlardaki akým deðiþikliði, aygýtý besleyen güç kaynaðýnýn geriliminde deðiþiklik yapar. Halbuki güç kaynaklarýnýn geriliminin sabit kalmasý istenir. Ýþte bu sakýncayý gidermek için regülelì güç kaynaklarý yapýlarak, deðiþken akýmlara karþý geriliminin sabit kalmasý saðlanmaktadýr. Hassas yapýda olan elektronik cihazlara sabit deðerli DC saðlamak için çeþitli tiplerde regüle devreleri geliþtirilmiþtir. 1. Zener Diyodlu Basit Paralel Regülatörler Þekil 8.17'de verilen basit paralel regülatör devresinde giriþ gerilimi 15 volt olmasýna raðmen gerilimi 9,1 volt olmaktadýr. Devrede kullanýlan zener diyod 12 volt olur ise 12 volt olmaktadýr. Yani, giriþ gerilimi deðiþse dahî, hep sabit kalmaktadýr. Devrede zener diyodu aþýrý akýma karþý korumak için kullanýlan R ö direncinin deðeri: U giriþ =15 V R ö =270 W 9,1 V Þekil 8.16: Zener diyodlu basit paralel regülatör devresi = 1 kw U = 9,1 V R ö = (U giriþ U zenerdiyod )/I z [W ] denklemiyle hesaplanýr. Küçük güçlü regüle devresi hesaplamalarýnda I Z akýmý 510 ma (0,0050,01 A) arasý bir deðerde alýnabilir. 117

8 2. Transistör ve Zener Diyodlu Seri Regülatörler Seri regülatör devreleri NPN ya da PNP transistör kullanýlarak yapýlabilir. Þekil 8.17'de verilen NPN transistörlü devrede kullanýlan ön direnç (R ö ) zener diyodu ve transistörün beyzini aþýrý akýma karþý korur. Giriþe DC uygulanýnca, zener diyod üzerinde sabit bir gerilim oluþur. Bu gerilim, transistörün beyz ucunu tetikler. Tetiklenen transistör ise iletime geçerek a baðlý alýcýyý besler. Giriþ gerilimi deðiþse bile zener diyod sayesinde ayný kalýr. Bu tip devrelerde transistör alýcýya seri baðlýdýr. Çýkýþ uçlarý kýsa devre edilirse devreden aþýrý akým geçer ve transistör bozulur. Not 1: Seri regülatör devresinde luk zener diyod kullanýldýðýnda adlý transistör silisyumdan yapýldýðý için gerilimi 11,4 V olur. 0,6 voltluk gerilim transistörün BE uçlarý arasýnda düþer. Devrede kullanýlan transistör germanyum (187 vb.) olursa geriliminin deðeri 11,8 V dolayýnda olur. Not 2: Uygulamada R ö =13,3 kw kullanýlan geliþmiþ seri regülatör devrelerinde zener diyoda paralel olarak bir kondansatör daha baðlanýr. Bu eleman, giriþ geriliminde oluþan salýnýmlarý en aza indirme görevi yapar. U giriþ =1215 V R ö 1kW 3. Transistörlü Paralel (Þönt) Regülatörler Þekil 8.18'de verilen devreye uygulanan giriþ gerilimi yükselince da yükselir. Bu da alýcýya paralel baðlý olan transistörün beyz ucuna baðlý zener diyodu iletime sokarak transistörün iletime geçmesine neden olur. Ýletken olan transistör artý uçtan eksi uca doðru belli bir akým geçirir. Transistörün þaseye doðru ilâve bir akým geçirmesi R ö direncinden geçen akýmý artýrýcý etki yapar. R ö 'den geçen akýmýn artmasý bu elemanýn üzerinde düþen gerilimi yükseltir. R ö 'nün üzerinde düþen gerilimin artmasý a baðlý olan alýcýda düþen gerilimin azalmasýna yol açar. Bu sayede alýcýya yüksek gerilim gitmesi önlenmiþ olur. Paralel regülatör devreleri gerilimini çok hassas olarak sabit tutamadýðýndan uygulamada pek tercih edilmez. 4. Transistörlü Hata Yükselteçli Seri Regülatörler Þekil 8.19'da görüldüðü üzere T 2 nin emiterine baðlý olan zener diyod, sabit bir gerilim oluþturur. T 1 in beyzinde ise U Z U CE2 kadar gerilim oluþur. U CE2 gerilimini pot ile deðiþtirmek mümkündür. Potun orta ucu yukarý doðru kaydýrýlýrsa U CE2 azalýr ve gerilimi düþer. Potun orta ucu aþaðý doðru kaydýrýlýrsa U CE2 büyüyeceðinden gerilimi de yükselir. Devrenin giriþ gerilimi yükselince pot üzerinden polarma alan T 2 transistörünün iletkenliði de artar. T 2 'nin iletken olmasý T 1 'in beyzindeki gerilimi ve akýmý düþürür. T 1 'in beyz 118 U BE 0,6 V U =11,4 V Þekil 8.17: Transistör ve zener diyodlu seri regülatör devresi Ry=1 kw U giriþ =15 V U =1212,6 V Þekil 8.18: Transistör ve zener diyodlu þönt regülatör devresi U giriþ =15 V R 2 1 k R 1 1,5 k T 2 BC547 9,1 V T 1 R 4 33 k P 10 k R 3 3,3 k Þekil 8.19: Hata yükselteçli seri regülatör devresi Ry=560 W U =9,110 V

9 akýmýnýn düþmesi ise alýcýya giden akýmý azaltýr. Alýcýnýn akýmýnýn azalmasý geriliminin düþmesine yol açar. Transistörlü, Regüleli DC Güç Kaynaklarýyla Ýlgili Uygulanmýþ Devreler I. olt Sabit Çýkýþlý Seri Regüleli Güç Kaynaðý Devresi Þekil 8.20'de verilen devrede trafo yi düþürür, diyodlar doðrultur, kondansatör filtre eder, R ö, zener diyodu ve transistörün beyz ucunu aþýrý akýma karþý korur, zener diyod sabit bir gerilim oluþturur, transistör zenerden aldýðý sabit polarma gerilimiyle iletime geçerek alýcýyý besler. Devrede 12 voltluk zener diyod ve silisyum transistör kullanýldýðý için gerilimi 11,4 12 volt olur. 0,6 voltluk gerilim transistörün BE uçlarý arasýnda düþer. Not: Çýkýþ uçlarý kýsa devre olursa transistör bozulur. 220 V trafo (310 W) 4X1N4001 C mf R ö 8202,2 kw zener diyod C mf Þekil 8.20: sabit lý güç kaynaðý II. 0 Ayarlý Çýkýþlý, Darlington Baðlantýlý DC Güç Kaynaðý Þekil 8.21'de görülen devre amatör çalýþmalar için çok iyi sonuç vermektedir. Trafo 10 W lýk olursa akýmý 1 ampere yakýn olmaktadýr. Þekil 8.21'deki 012 volt ayarlý güç kaynaðý devresinde bulunan elemanlarýnýn görevleri: Trafo 'yi düþürür. Diyodlar 'yi DC'ye çevirir. C 1 kondansatörü salýnýmlý sinyalleri filtre eder. R ö zener diyodu ve T 1 transistörün beyzini aþýrý akýma karþý korur. Zener 12 voltluk sabit bir gerilim oluþturur. Pot zener diyoddan aldýðý 12 voltluk gerilimi bölerek T 1 transistörünün beyzine verir. T 1 transistörü iletime geçerek T 2 transistörünü sürer. T 2 iletime geçtiðinde ise alýcýya akým gitmeye baþlar. Çýkýþa baðlanan C 2 kondansatörü alýcýya giden DC sinyalleri bir kez daha filtre ederek tam düzgün DC sinyalin oluþmasýný saðlar. 220 V trafo (415 W) 4X1N4001 C mf 119 R ö 8202,2 kw P 550 k T 1 BC547 BC107 Þekil 8.21: 0 ayarlý lý, darlington baðlantýlý güç kaynaðý devresi T 2 2N3055 BC140 soðutucu C mf 0 / 1 A

10 5. Entegre (IC) Gerilim Regülatörleri DC güç kaynaðý devrelerinde montaj kolaylýðý saðlamak için bir çok elektronik devre elemaný (zener diyod, transistör, direnç vb.) bir gövde içinde birleþtirilerek DC regülatör entegreleri yapýlmýþtýr. Güç kaynaklarýnda þebeke gerilimi transformatör ile düþürülür, diyodlarla doðrultulur, filtrelerle düzgünleþtirilir. Daha sonra regülatör entegreleriyle sabitleþtirilerek alýcýlar beslenir. Regülatör Entegresi Çeþitleri a. Pozitif () Çýkýþlý Gerilim Regülatörleri Þaseye göre pozitif DC verirler. Uygulamada yaygýn olarak kullanýlan tipler, 78XX, TDD16XX serisi þeklinde olup 224 volt arasý veren modelleri yaygýndýr. 78XX serisi regülatör entegrelerinin akýmlarý çeþitli deðerlerde (100 ma, 500 ma, 1 A, 2 A... gibi) olurken, TDD16XX serisi entegrelerin akýmý 500 ma dir. 78XX Serisi Pozitif Çýkýþlý Regülatör Entegrelerinin Çeþitli Tiplerinin Özellikleri *78MXX serisi regülatörlerin akýmý 0,5 amperdir. Çeþitleri: 78M05 (5V), 78M06, 78M08, 78M09, 78M10, 78M12, 78M15, 78M18, 78M24 *78XX serisi regülatörlerin akýmý 1 amperdir. Çeþitleri: 7805, 7806, 7808, 7809, 7810, 7812, 7815, 7818, XX 1: giriþ 2: þase 3: giriþ giriþ 7805 þase R 1 50 W 335 V DC 1000 mf Þekil 8.22: 78XX serisi pozitif lý regülatör entegrelerinin ayaklarýnýn diziliþi Þekil 8.23: Regülatör entegrelerinin sabit akým kaynaðý olarak kullanýlýþý Regülatör Entegrelerinin Sabit Akým Kaynaðý Olarak Kullanýlýþý 78XX serisi gerilim regülatörleri sabit akým veren eleman olarak da kullanýlabilir. Bunu yapabilmek için entegrenin ýna seri olarak direnç eklenir. Elemanýn þasesi ise eksi uca deðil, entegreye seri olarak baðlanan direncin ýna baðlanýr. Örneðin, 7805 adlý regülatör entegresinin þase ucu þekil 8.23'te görüldüðü gibi 50 W luk seri direnç ile birlikte pozitif a baðlanacak olursa akýmý, I = U/R = 5/50 = 0,1 A = 100 ma olur. Not: Sabit akým lý devrelerin kullaným alanlarýndan birisi pil þarj devreleridir. b. Negatif () Çýkýþlý Gerilim Regülatörleri 78XX serisinin aynýsýdýr. Sadece gerilimi þaseye göre negatif olur. Yaygýn olarak kullanýlan çeþitleri: 7905, 7906, 7908, 7909, 7912, 7915, 7918, 7924'tür. 120

11 79XX 1: giriþ 2: þase 3: 220 V 30 V 4X1N mf giriþ LM317T ayar R U 1 ref 220 W R A R B R C R D R E R mf Þekil 8.24: 79XX serisi negatif lý regülatör entegrelerinin ayaklarýnýn diziliþi Þekil 8.25: LM317T'li kademeli lý güç kaynaðý devresi c. Kademeli Çýkýþ Veren Regülatör Entegreli Devreler Regülatör entegrelerinde þaseye giden uca baðlanan zener diyod, doðrultmaç diyodu ya da dirençlerle devrenin gerilimi deðiþtirilebilir. LM317T Entegreli, Kademeli Çýkýþlý DC Güç Kaynaðý Þekil 8.25'teki LM317T regülatör entegreli kademeli güç kaynaðý devresinde geriliminin deðeri, U = U ref.(1 R 2 /R 1 ) I ADJ.R 2 [V] denklemiyle bulunabilir. Denklemde, R 2 : R A...R E, U ref = 1,25 V, I ADJ = ma dir. d. Ayarlý Çýkýþ Veren Regülatör Entegreli Devreler Bu tip regülatör entegreleriyle gerilimi geniþ bir sýnýr içinde ayarlanabilmektedir. Þekil 8.27'de LM317T'li 1,237 volt ayarlý lý güç kaynaðý devresi verilmiþtir. LM317T kodlu regülatör entegresi 1 A akýmý ve 1,237 volt arasý ayarlý, regüleli gerilimi verebilmektedir. Ayrýca bu regülatör entegresinin içinde kýsa devre korumasý da vardýr. Entegrenin giriþine uygulanabilecek gerilim, 5 ile 37 V arasýnda deðiþebilir. LM317T regülatör entegresiyle yapýlan ayarlý güç kaynaðý devresinde geriliminin deðeri, U = U ref.(1 R 2 /R 1 ) I ADJ.R 2 [V] denklemiyle bulunur. Denklemde, U ref = 1,25 V, I ADJ = ma dir. Örnek: R 1 = 240 W, R 2 = 2,4 kw olduðunda kaç volt olur? Çözüm: U = 1,25. ( / 240) 0, = 13,75. 0,24 = 13,99 V LM317T 1: giriþ 3: A: ayar giriþ 537 V giriþ ayar (adj.) I adj 100 nf LM317T U ref R W R 2 5 kw 10 mf 35 V 1,237 V Þekil 8.26: LM317T serisi ayarlý lý regülatör entegrelerinin ayaklarýnýn diziliþi Þekil 8.27: LM317T'li ayarlý lý güç kaynaðý devresi 121

12 Regülatör Entegreli Uygulanmýþ Devre Örnekleri a Regülatör Entegresiyle Yapýlan 5 Volt Pozitif Çýkýþlý Güç Kaynaðý Þekil 8.28'de verilen devrenin akýmý 1 A dir. Giriþ ve a baðlanmýþ olan küçük kapasiteli (100 nf) kondansatörler, gerilimindeki parazitleri (gerilimde istenmeyen yükselme ve yüksek frekanslý sinyalleri) yok etmeye yarar. 220 V trafo (220/6V/410 W) 6 V 4X1N4001 C mf C nf giriþ Þekil 8.28: 7805'li 5 V sabit lý güç kaynaðý 7805 þase C nf 5 V Not: Devrede kullanýlan regülatör entegresi deðiþtirilerek gerilimi deðiþtirilebilir. Regülatör entegresi olarak 7812 kullanýldýðý zaman kullanýlan trafonun gerilimi de 12 ile 14 V arasýnda olmalýdýr. b Regülatör Entegreli, 9 Volt Negatif Çýkýþlý DC Güç Kaynaðý Sekil 8.29'daki devrenin akýmý 1 A, gerilimi ise 9 volttur. 220 V trafo (220/9V/410 W) 9 V 4X1N4001 C mf C nf giriþ 7909 þase Þekil 8.29: 7909 entegreli "9 V" negatif lý güç kaynaðý C nf 9 V C. Sekizinci Bölümle Ýlgili Temrinler Ýþ no 1: Yarým Dalga Doðrultmaç Devresi Yapýmý Amaç: 'yi DC'ye çeviren yarým dalga doðrultmaç devresinin yapýsý ve çalýþmasý hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.30'daki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks, bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. 3. Osilaskop kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve sinyallerini inceleyiniz. 122

13 Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Yarým dalga doðrultmaç devresinin çalýþma ilkesini anlatýnýz. Ýþ no 2: Orta Uçlu Tam Dalga Doðrultmaç Devresi Yapýmý Amaç: Orta uçlu trafolu tam dalga doðrultmaç devresinin yapýsý ve çalýþmasý hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.32'deki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks, bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. 3. Osilaskop kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve sinyallerini inceleyiniz. Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Orta uçlu trafolu tam dalga doðrultmaç devresinin çalýþma ilkesini anlatýnýz. Ýþ no 3: Köprü Tipi Tam Dalga Doðrultmaç Devresi Yapýmý Amaç: Köprü tipi tam dalga doðrultmaç devresinin yapýsý ve çalýþmasý hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.34'teki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks, bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. 3. Osilaskop kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve sinyallerini inceleyiniz. 220 V trafo 1N4001 Þekil 8.30: Yarým dalga doðrultmaç devresi 220 V Þekil 8.31: Yarým dalga doðrultmacýn baskýlý devresi trafo 220/2x N 1 N 2 D 1 1N4001 1N4001 D 2 1N4001 DC Þekil 8.32: Orta uçlu trafolu, iki diyodlu tam dalga doðrultmaç devresi D D 1 D 2 1 k DC Þekil 8.33: Orta uçlu trafolu tam dalga doðrultmacýn baskýlý devresi 123

14 Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Köprü tipi tam dalga doðrultmaç devresinin çalýþma ilkesini anlatýnýz. 220 V trafo D 4 4x1N4001 D 3 D 1 D 2 Ýþ no 4: Kondansatör Filtreli Köprü Tipi Tam Dalga Doðrultmaç Devresi Yapýmý Amaç: Kondansatör filtreli köprü tipi tam dalga doðrultmaç devresinin yapýsý ve çalýþmasý hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.36'daki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks, bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. 3. Osilaskop kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve sinyallerini inceleyiniz. Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Devredeki kondansatörün sinyalini nasýl düzelttiðini açýklayýnýz. Þekil 8.34: Köprü tipi tam dalga doðrultmaç devresi 220 V trafo DC D 4 D 1 4x1N4001 D 3 D 1 D 2 D 3 D 4 D 2 Þekil 8.35: Köprü tipi tam dalga doðrultmacýn baskýlý devresi mf C Ýþ no 5: (Yaklaþýk 11,4 V) Sabit Çýkýþlý Seri Regülatörlü Güç Kaynaðý Devresi Amaç: Seri regülatörlü güç kaynaðýnýn (doðrultmaç devresi) yapýsý ve çalýþmasý hakkýnda bilgi edinmek. 124 Þekil 8.36: Kondansatör filtreli köprü tipi tam dalga doðrultmaç devresi Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.37'deki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks, Þekil 8.37: Transistör ve zener bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. diyodlu seri regülatör devresi 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý U giriþ =1215 V R ö 1KW U BE 0,6 V U =11,4 V Ry=1 KW

15 Sorular 1. Devrede kullanýlan zener diyodun görevini açýklayýnýz. Ýþ no 6: Þönt Regülatörlü Güç Kaynaðý Devresi Yapýmý Amaç: Þönt regülatörlü güç kaynaðýnýn (doðrultmaç devresi) yapýsý ve çalýþmasý hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.38'deki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks, bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Þönt regülatör devresinin çalýþma ilkesini açýklayýnýz. U giriþ =15 V R ö =13,3 kw U =1212,6 V Þekil 8.38: Transistör ve zener diyodlu þönt regülatör devresi 220 V trafo (220/6V/410 W) 4X1N4001 C mf C nf giriþ 7812 þase C nf Þekil 8.39: 7812'li sabit lý güç kaynaðý devresi Ýþ no 7: 7812 Regülatör Entegreli Güç Kaynaðý Devresi Yapýmý Amaç: Regülatör entegreleri kullanýlarak yapýlan sabit lý güç kaynaklarý hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem basamaklarý 1. Þekil 8.39'daki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks ya da bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Devrede kullanýlan 7812 adlý regülatör entegresinin özelliklerini açýklayýnýz 125

16 220 V trafo (415 W) 4X1N4001 C mf R ö 8202,2 kw P 550 k T 1 T 2 2N3055 BC140 BC237 BC107 soðutucu C mf 0 / 1 A Þekil 8.40: 012 volt ayarlý lý, darlington baðlantýlý güç kaynaðý devresi Ýþ no 8: Seri Regülatörlü, Darlington Baðlantýlý 0 Ayarlý Çýkýþlý Güç Kaynaðý Amaç: Ayarlý lý güç kaynaðý devresi hakkýnda bilgi edinmek. Ýþlem Basamaklarý 1. Þekil 8.40'daki devreyi okul imkânlarýný göz önüne alarak bakýrlý plâket, delikli pertinaks, delikli bakýrlý pertinaks ya da bread board (deney bordu) üzerine kurunuz. 2. AVOmetre kullanarak öðretmeninizin gözetiminde devrenin giriþ ve gerilimlerini ölçünüz. Kullanýlan Araç Gereçler Devre elemanlarý, el takýmlarý Sorular 1. Devrede kullanýlan potansiyometrenin görevini açýklayýnýz. T 2 D 1 a DC C 2 T 1 c d R ö Z C 1 D 2 D 3 P e D 4 b Þekil 8.41: 012 volt ayarlý lý, darlington baðlantýlý güç kaynaðýnýn baskýlý devresi 126

17 220 V cam sigorta a b 220/ 34 W trafo c e d bakýrlý plâket (baskýlý devre) ýþýklý anahtar diþi born fiþ 0 ayarlý DC gerilim ayarlama potu Þekil 8.42: Þekil 8.40'daki güç kaynaðýnýn kutuya montajýnýn yapýlýþý Þekil 8.43: 0 ayarlý lý, darlington baðlantýlý güç kaynaðý devresinin genel görünümü 127