Yarim Dalga DoĞrultmaÇ

**smtyksl** · 07.07.08, 22:08

YARIM DALGA DOĞRULTMAÇ

Tüm elektronik cihazlar çalışmak için bir DC güç kaynağına (DC power supply) gereksinim duyarlar. Bu gerilimi elde etmenin en pratik ve ekonomik yolu şehir şebekesinde bulunan AC gerilimi, DC gerilime dönüştürmektir. Dönüştürme işlemi Doğrultmaç (redresör) olarak adlandırılan cihazlarla gerçekleştirilir.

Doğrultmaç veya DC Güç kaynağı (DC power supply) denilen cihazlar,basitten karmaşığa doğru birkaç farklı yöntemle tasarlanabilir. Bu bölümde en temel doğrultmaç işlemi olan yarım dalga doğrultmaç (Half waverectifier) devresinin yapısını ve çalışmasını inceleyeceğiz.

Bu bölümü bitirdiğinizde; aşağıda belirtilen konular hakkında ayrıntılı
bilgilere sahip olacaksınız.

-Temel bir güç kaynağı sistemi
-Transformatörler ve işlevleri
-Yarım dalga doğrultmaç devresi
-Rıpıl faktörü

Temel DC Güç Kaynağı (Power Supply)

Bilindiği gibi bütün elektronik cihazlar (radyo, teyp, tv, v.b gibi) çalışmak için bir DC enerjiye gereksinim duyarlar. DC enerji, pratik olarak pil veya akülerden elde edilir. Bu oldukça pahalı bir çözümdür. DC enerji elde etmenin diğer bir alternatifi ise şehir şebekesinden alınan AC gerilimi kullanmaktır. Şebekeden alınan AC formdaki sinüsoydal gerilim, DC gerilime dönüştürülür.Dönüştürme işlemi için DC güç kaynakları kullanılır.

Temel bir DC güç kaynağının blok şeması şekil-3.1’de görülmektedir. Sistem; doğrultucu (rectifier), Filtre (filter) ve regülatör (regulator) devrelerinden oluşmaktadır. Sistem girişine uygulanan AC gerilim; sistem çıkışında doğrultulmuş ve DC gerilim olarak alınmaktadır.

Sistem girişine uygulanan AC gerilim (genellikle şehir şebeke gerilimi), önce bir transformatör yardımıyla istenilen gerilim değerine dönüş türülür.Transformatör,dönüştürme işlemiyle birlikte kullanıcıyı şehir şebekesinden yalıtır.Transformatör yardımıyla istenilen bir değere dönüştürülen AC gerilim,doğrultmaç devreleri kullanılarak doğrultulur.

Doğrultma işlemi için yarım ve tam dalga doğrultmaç (redresör) devrelerinden yararlanılır. Doğrultulan gerilim, ideal bir DC gerilimden uzaktır ve az da olsa AC bileşenler (rıpıl) içerir. Filtre devreleri tam bir DC gerilim elde etmek ve rıpıl faktörünü minimuma indirmek için kullanılır. İdeal bir DC gerilim elde etmek için kullanılan son kat ise regülatör düzenekleri içerir. Sistemi oluşturan blokları sıra ile inceleyelim.

TRANSFORMATÖRLER

Transformatörler, kayıpları en az elektrik makineleridir. Transformatör; silisyumlu özel saçtan yapılmış gövde (karkas) üzerine sarılan iletken sargılardan oluşur. Transformatör karkası üzerine genellikle iki ayrı sargı sarılır. Bu sargılara primer ve sekonder adı verilir. Primer giriş, sekonder çıkış sargısı olarak kullanılır. Sargıların sarım sayısı spir olarak adlandırılır. Transformatörün primer sargılarından uygulanan AC gerilim, sekonder sargısından alınır.

Şehir şebeke gerilimi genellikle 220Vrms/50Hz’dir. Bu gerilim değerini belirlenen veya istenilen bir AC gerilim değerine dönüştürülmesinde genellikle transformatörler kullanılır. Transformatörlerin sekonder ve primer sargıları arasında fiziksel bir bağlantı olmadığından, kullanıcıyı şehir şebekesinden yalıtırlar. Bu durumda güvenlik için önemli
bir avantajdır.

Sekonder sargısından alınan AC işaretin,gücü ve gerilim değeri tamamen
kullanılan transformatörün sarım sayılarına ve karkas çapına bağıdır.Üreticiler ihtiyaca uygun olarak çok farklı tip ve modelde transformatör üretimi yaparlar. Şekil-3.2’de örnek olarak bazı alçak güçlü transformatörler görülmektedir.

Transformatörlerin primer ve sekonder gerilimleri ve güçleri üzerlerinde etkin değer
(rms) olarak belirtilir. Primer sargıları genellikle 220Vrms/50Hz, sekonderler sargıları ise farklı gerilim değerlerinde üretilerek kullanıcıya sunulurlar. Şekil-3.3'de farklı sargılara sahip transformatörlerin sembolleri ve gerilim değerleri gösterilmiştir.

Üç uçlu transformatörler doğrultucu tasarımında tasarruf sağlarlar. Transformatör seçiminde; primer ve sekonder gerilimleri ile birlikte transfomatörün gücüne de dikkat edilmelidir. Güç kaynağında kullanılacak transformatörün toplam gücü; trafo üzerinde
ve diğer devre elemanlarında harcanan güç ile yükte harcanan gücün toplamı kadardır. Transformatör her durumda istenen akımı vermelidir. Fakat bir transformatörden uzun süre yüksek akım çekilirse, çekirdeğin doyma bölgesine girme tehlikesi vardır. Bu nedenle transformatör hem harcanacak güce, hem de çıkış akımına göre töleranslı seçilmelidir.

YARIM DALGA DOĞRULTMAÇ

Şehir şebekesinden alınan ve bir transformatör yardımıyla değeri istenilen seviyeye ayarlanan AC gerilimi, DC gerilime dönüştürmek için en basit yöntem yarım dalga doğrultmaç devresi kullanmaktır. Tipik bir yarım dalga doğrultmaç devresi şekil-3.4’de verilmiştir. Şehir şebekesinden alınan 220Vrms değere sahip AC gerilim bir transformatör yardımıyla 12Vrms değerine düşürülmüştür.

Devrenin çalışmasını ayrıntılı olarak incelemek üzere şekil-3.5’den yararlanılacaktır. Yarım dalga doğrultmaç devresine uygulanan giriş işareti sinüsoydaldır ve zamana bağlı olarak yön değiştirmektedir. Devrede kullanılan diyodu ideal bir diyot olarak düşünelim. Giriş işaretinin pozitif alternansında; diyot doğru polarmalanmıştır. Dolayısıyla iletkendir. Üzerinden akım akmasına izin verir. pozitif alternans yük üzerinde oluşur. Bu durum şekil-3.5.a üzerinde ayrıntılı olarak gösterilmiştir.

Giriş işaretinin frekansına bağlı olarak bir süre sonra diyodun anoduna negatif alternans uygulanacaktır. Dolayısıyla giriş işaretinin negatif alternansında diyot yalıtımdadır. Çünkü ters yönde polarmalanmıştır ve üzerinden akım akmasına izin vermez. Açık devredir. Dolayısı ile çıkış işareti 0V değerinde olur. Bu durum şekil-3.5.b üzerinde ayrıntılı olarak gösterilmiştir.

Yarım dalga doğrultmaç devresinin çıkışında elde edilen işaretin dalga biçimi şekil-3.6’da ayrıntılı olarak verilmiştir. Yarım dalga doğrultmaç devresinin çıkışından alınan işaret artık AC bir işaret değildir. Çünkü çıkış işareti, negatif alternansları içermez. Doğrultmaç çıkışından sadece pozitif saykıllar alınmaktadır. Çıkış işareti bu nedenle DC işarete de benzememektedir ve dalgalıdır. Bu durum istenmez. Gerçekte doğrultmaç çıkışından tam bir DC veya DC gerilime yakın bir işaret alınmalıdır.

Yarım dalga doğrultmaç devresinin çıkışından alınan işaretin DC değeri önemlidir. Bu değeri ölçmek için çıkış yüküne (RL) paralel bir DC voltmetre bağladığımızda şekil-3.6’daki işaretin ortalama değerini ölçeriz. Yarım dalga doğrultmaç devresinin girişine uyguladığımız işaret 12Vrms değerine sahipti. Bu işaretin tepe değeri ise;