2. Bölüm: Diyot Uygulamaları. Doç. Dr. Ersan KABALCI

Transkript

1 2. Bölüm: Diyot Uygulamaları Doç. Dr. Ersan KABALCI 1

2 Yük Eğrisi Yük eğrisi, herhangi bir devrede diyot uygulanan bütün gerilimler (V D ) için muhtemel akım (I D ) durumlarını gösterir. E/R maksimum I D akımını, E ise maksimum V D gerilimini ifade eder. Yük eğrisi ile karakteristik eğrinin kesiştiği Q-noktası, örnek devre için en uygun I D vev D değerlerini ifade eder. 2

3 Seri Diyot Devreleri İleri Öngerilimleme Sabitler Silisyum Diyot : V D = 0.7V Germanyum Diyot: V D = 0.3V Analiz V D = 0.7V (ya da V D = E eğer E <0.7V) V R = E V D I D = I R = I T = V R / R 3

4 Seri Diyot Devreleri Ters Öngerilimleme Diyot idealde açık devre gibi çalışır. Analiz V D = E V R = 0 V I D = 0 A 4

5 Paralel Devreler V D 0.7 V V D1 V D2 V O 0.7 V V R 9.3 V E V D 10 V.7 V I R R 0.33kΩ 28 ma I D1 I D2 14 ma 2 28 ma 5

6 Yarım Dalga Doğrultucu Diyot sadece doğru polarma durumunda iletime geçer, bu nedenle girişten uygulanan AA dalganın sadece yarım periyodu çıkışa aktarılır. DA çıkış gerilimi 0,318V m, V m = AA tepe gerilim değeridir. V DA ya da V AVG = V p / 6

7 PIV (PRV) Diyot bir alternansta doğru polarmalandırılırken, diğer alternansta ters polarmalandırılır. Ters kırılma gerilim değerinin, ters polarma durumundaki AA gerilimin tepe değerini karşılayabilecek değerde olması gerekir. PIV (ya da PRV) > V m PIV = Peak inverse voltage PRV = Peak reverse voltage V m = Peak AC voltage 7

8 PIV (PRV) Ters Tepe Gerilimi (Peak inverse voltage), ters yönlü kutuplanmış diyotun dayanabileceği en büyük gerilim değeridir. 8

9 Transformatör Bağlantılı Giriş Transformatörler gerilim seviyelerinin değiştirilmesinde ve izolasyon amaçlı olarak kullanılırlar. Primerden sekondere dönüştürme oranı, girişe karşı çıkışı belirler. Gerçekte Primer ve Sekonder sargıları arasında doğrudan bir bağlantı yoktur, bu özellik ikincil devrede elektrik çarpılmalarını önler. 9

10 Tam Dalga Doğrultucu Tam dalga doğrultucuda doğrultma işlemi birden fazla diyot kullanılarak yapılır. Tam dalga doğrultucu daha yüksek DA çıkış gerilimi üretir: V DA veya V AVG = 2V p /. Yarım Dalga: V dc = 0.318V m Tam Dalga: V dc = 0.636V m 10

11 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. 11

12 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 kalır. PIV=2V p(out) +0.7V Tam Dalga Doğrultucu Orta Uçlu 12

13 Tam Dalga Doğrultucu Orta uçlu transformatörle yapılan tam dalga İki diyot Orta uçlu bir transformatör gerekir. V DC = 0.636(V m ) 13

14 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. Tam Dalga Doğrultucu Köprü Tipi 14

15 Tam Dalga Doğrultucu Köprü Tipi Köprü Doğrultucu Dört diyotlar oluşturulur. V DC = Vm 15

16 Tam Dalga Doğrultucu Köprü Tipi Köprü doğrultucu için PIV değeri, orta uçlu doğrultucunun yaklaşık olarak yarısı kadardır. PIV=V p(out) +0.7V 16

17 Doğrultucu Devrelerin Özeti Doğrultucu İdeal V DC Gerçek V DC Yarım Dalga Doğrultucu V DC = 0.318(Vm) V DC = 0.318V m 0.7 Köprü Tipi Doğrultucu V DC = 0.636(Vm) V DC = 0.636(Vm) 2(0.7) Orta Uçlu Transformatörlü V DC = 0.636(Vm) V DC = 0.636(Vm) 0.7 V m = AA gerilim tepe değeri. 17

18 Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler Şekil (a) da görüldüğü gibi doğrultucu çıkışı bir darbeli DA şeklindedir. Filtreleme ve regülasyon işlemleri ile bu darbeli gerilim Şekil (b) deki gibi daha düzgün bir şekle dönüştürülebilir. 18

19 Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler Bir kondasatör filtresi şarj ve deşarj olarak her tepe arasındaki "boşlukları" doldurur. Bu sayede gerilim değişimleri azaltılır. Geriye kalan gerilim değişimleri ise dalgalanma gerilimi (ripple voltage) olarak adlandırılır. 19

20 Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler Tam dalga doğrultmanın, yarım dalga doğrultmaya karşı avantajları oldukça açıktır. Tepe değerleri arasındaki zaman azaldıkça, kondansatörün dalgalanma gerilimini düzeltmesi daha etkili olmaktadır. 20

21 Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler Kondansatör ilk şarj sırasında kısa devre gibi davranır ve diyotlar üzerinden bir an için yüksek bir akım akar. Diyotların zarar görmemesi için, bir akım sınırlayıcı direnç (R surge ) filtre ve yüke seri olarak yerleştirilir. 21

22 Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler Regülasyon işlemi, kalan dalgalanmaların giderildiği ve çıkış geriliminin belirli bir değerde sabitlendiği son adımdır. Genellikle bu regülasyon işlemi bir tümleşik devre regülatörü tarafından gerçekleştirilir. Akım ve Gerilim gereksinimlerine göre birçok farklı tümleşik devre regülatör mevcuttur. 22

23 Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler Regülasyon işleminin ne kadar iyi yapılmış olduğu, regülasyon yüzdesi ile ölçülür. İki çeşit regülasyon vardır: Hat regülasyonu ve Yük regülasyonu Hat ve Yük regülasyonu, gerilim veya akımdaki değişimin basit bir yüzde oranıdır. Hat Regülasyonu = ( V çıkış / V giriş )%100 Yük Regülasyonu = ((V yüksüz V tamyük )/V tamyük )%100 23

24 Diyot Kırpıcılar Seri bir kırpıcı devresinde diyot doğru polarma sağlamayan gerilimi kırpar: Ters öngerilim polaritesi Silisyum diyot için 0,7V tan daha düşük bir doğru polarma öngerilimi 24

25 Öngerilimli Kırpıcılar Kırpıcı diyota seri bir DA kaynak eklendiğinde, diyotun etkin ileri öngerilim değeri değişir. 25

26 Paralel Kırpıcılar Seri bir kırpıcı devresinde diyot doğru polarma sağlayan gerilimi kırpar: Kırpma seviyesini değiştirmek için diyota seri bir DA öngerilim uygulanabilir. 26

27 Kırpıcı Devreler Özeti 27

28 Kenetleyici Bir diyot ve kondansatör spesifik bir AA gerilimi istenen DA seviyeye kenetlemek için birlikte kullanılır. Bir diyot kenetleyicisi AA gerilime bir DA seviye ekler. Kondansatör V peak -V d gerilimine şarj olur. Kondansatör bir kez şarj olduktan sonra giriş gerilimine seri bağlı bir üreteç gibi davranır. AA gerilim, DA gerilim boyunca değişecektir. DA gerilimin pozitif ya da negatif olmasını diyotun polaritesi belirler. 28

29 Öngerilimli Kenetleyici Devreler Giriş sinyali sinüs, kare ya da üçgen dalgaların herhangi birisi olabilir. DA kaynak, kenetleme seviyesini belirlemek için kullanılır. 29

30 Kenetleyici Devreler Özeti 30

31 Zener Diyot Zener diyot, Zener geriliminde (V z ) ters öngerilimle çalıştırılır. V i V z ise Zener iletimdedir Zener üzerindeki gerilim V z Zener akımı: I Z = I R I RL Zener Gücü: P Z = V Z I Z V i < V z ise Zener kesimdedir Açık devre durumundadır. 31

32 I I Lmin R - I ZM Direncin maksimum değeri: VZ RLmax I I Lmax V R i L L Zener Direnç Değerleri Eğer R çok büyükse, Zener diyotun minimum akım değerinden (I ZK ) daha düşük bir Iz akımı ulaşacağından zener iletime geçemez. Minimum akım değeri: Lmin Eğer R çok küçük değerde olursa, Zener akımı maksimum akım I ZM sınırını geçer. Devrenin maksimum akımı : Z R V Z Lmin Direncin maksimum değeri: RVZ RLmin V V 32

33 Gerilim Katlayıcı Devreler Gerilim Katlayıcı devreler, doğrultucu devrenin çıkış gerilimini yükseltmek için diyot ve kondansatörleri kullanır. Gerilim İkileyici Gerilim Üçleyici Gerilim Dörtleyici 33

34 Gerilim İkileyici V out = V C2 = 2V m 34

35 Gerilim İkileyici Pozitif Yarım Periyot o D 1 iletimde o D 2 kesimde o C 1, V m değerine şarj olur. Negatif Yarım Periyot o D 1 kesimde o D 2 iletimde o C 2, V m değerine şarj olur. V out = V C2 = 2V m 35

36 Gerilim Üçleyici ve Dörtleyici 36

37 Pratik Uygulamalar Doğrultucu Devreler DA ile çalışan devreler için AA-DA dönüştürme Batarya şarj devreleri Temel Diyot Devreleri Aşırı akım koruma devresi Polarite değiştirme devreleri Röleli devrelerde akım söndürücü Zener Devreler Aşırı akım koruması Referans gerilim ayarlaması 37