Zener Diyotun Regüleli Doğrultma Devrelerinde Regülatör Olarak Kullanılması

Zener Diyotun Regülatör Olarak Kullanılması

Zener diyodun belirli bir ters gerilimden sonra iletime geçme özelliğinden yararlanılmaktadır. Zener diyot, yük direncine ters yönde paralel olarak bağlanmakta ve yüke gelen gerilim belirli bir değeri geçince zener diyot iletime geçerek devreden geçen akımı arttırmaktadır. Bu akım, devreye bağlanan seri dirençteki gerilim düşümünü arttırdığından yüke gelen gerilim sabit kalmaktadır. Zener diyot yapısı gereği, uçlarına uygulanan gerilim zener geriliminden fazla bile olsa zener uçlarında sabit bir gerilim meydana gelir. Yalnız zener diyodun regülasyon yapabilmesi için uçlarına zener geriliminden daha fazla gerilim uygulanması gerekir. Devrenin çıkışından sabit kaç volt gerilim alınmak isteniyorsa ona uygun zener diyot kullanılmalıdır. Zener diyotlar fazla akıma dayanamazlar. Bu nedenle fazla akımlı doğrultma devrelerinde zener diyot, devrenin yük akımını çeken bir transistöre bağlanarak kullanılır.

Seri Regüle Devresi

Zener diyotun tek başına kullanıldığı regüle devresinden çekilen akım sınırlıdır. Bu sebeple daha fazla akım ihtiyacı olduğunda zener diyotun bir transistorün beyzine bağlanmasıyla çalışan seri regüle devreleri kullanılır. Bu devrelerde zener diyot, transistorün beyz gerilimini sabit tutarak regülasyon yapılmasını sağlar.

Doğrultma Devrelerinde Kullanılan Kondansatörlü ve Bobinli Filtre Devreleri

Doğrultma devrelerinde transformatörün çıkışına bağlanan diyotlarla iki yönlü olarak dolaşan akım tek yönlü hâle getirilir. Ancak, diyotlar akımı tam olarak doğrultamazlar. Yani elde edilen DC gerilim dalgalı (nabazanlı, salınımlı) değişken doğru akımdır. Bu da alıcıların düzgün çalışmasını engeller. Çıkışı tam doğru akım hâline getirebilmek için kondansatör ya da bobinler kullanılarak filtre (süzgeç) devreleri yapılmıştır.

Kondansatörlü Filtre Devresi

Doğrultma devresinin çıkışına paralel bağlı olan kondansatör, çıkış sinyalini filtre
ederek düzgünleştirir. Şekilde görüldüğü gibi diyottan geçen pozitif alternans
maksimum değere doğru yükselirken kondansatör şarj olur. Alternans sıfır (0) değerine doğru inerken ise kondansatör üzerindeki akımı alıcıya (RY) verir. Dolayısıyla alıcıdan geçen doğru akımın biçimi daha düzgün olur. Osiloskopla yapılacak gözlemde bu durum görülebilir. Filtre olarak kullanılan kondansatörün kapasite değeri ne kadar büyük olursa çıkıştan alınan Doğru Akım daha düzgün olur. Doğrultma devrelerinde alıcının çektiği akım göz önüne alınarak 470-38.000 μF arası kapasiteye sahip kondansatörler kullanılır.

Kondansatörler AC gerilimin maksimum değerine şarj olurlar. AC gerilimin maksimum değeri etkin (efektif) değerinden % 41 fazla olduğundan, doğrultma devresinin çıkışındaki DC, girişteki AC gerilimden yaklaşık % 41 oranında daha yüksek olur. Devrenin çıkışına yük bağlandığında gerilimdeki bu yükselme düşer. Örneğin, 12 volt
çıkış verebilen bir transformatör kullanılarak tam dalga doğrultma devresi yapılırsa, devrenin çıkışına alıcı bağlı değilken yapılan ölçümde voltmetre 16-17 voltluk bir değer gösterir; çünkü 12 voltluk AC' nin maksimum değeri Vmaks = Vetkin*1,41 = 16,92 volttur.

Bobinli Filtre Devresi

Bobinler "L" self endüktansına sahiptir. Bir bobinden akan akım, bir direnç üzerinden
akan akıma göre 90° daha gecikmelidir. Bobinlerin bu özellikleri zıt elektro motor kuvvet (E.M.K.) üretmelerindendir. Bobinden akım geçerken bu akımı azaltıcı etki yapar, devrenin kesilmesi anında düşen akıma da büyültücü etki yapar. Böylece doğrultma devresi çıkışında daha düzgün bir Doğru Akım elde edilir. Bobin doğrultma devresinin çıkışına seri bağlanır.

Pi Tipi Filtre Devresi

Yukarıda yapılan açıklamalardan da anlaşılacağı gibi, doğrultucu çıkışına bağlanan
paralel kondansatör, yük direnci uçları arasındaki DC gerilimdeki dalgalanmaları (ripple) azalmakta, çıkışa seri olarak bağlanan şok bobini ise yük direncinden akan akım dalgalanmalarını azaltmaktadır. Bu nedenle,  kondansatör ve şok bobinlerinin sayısının arttırılması oranında, çıkıştan alınan DC gerilim ve akımdaki dalgalanmalar da azalır. 

Köprü Tipi Tam Dalga Doğrultma Devresi Çalışma Prensibi ve Şeması

Köprü tipi doğrultma devresinde 4 adet doğrultma diyodu kullanılmıştır. AC'yi en iyi şekilde DC'ye dönüştüren devredir. Her türlü elektronik aygıtın besleme katında karşımıza çıkar.

Devrede görüldüğü gibi transformatörün sekonder sarımının üst ucunun (A noktası) polaritesi pozitif olduğunda D 1 ve D 3 diyotları iletime geçer. Akım, RY üzerinden dolaşır. 

Transformatörün sekonder sarımının alt ucunun (B noktası) polaritesi pozitif olduğunda ise D 2 ve D 4 diyotları iletime geçerek RY üzerinden akım dolaşır. 

Çıkıştan alınan DC gerilim, girişe uygulanan AC gerilimin 0,9’u kadardır. 

Vçıkış = 0,9*Vgiriş olur.

Devrenin çıkış akımı ise; Içıkış = 0,9*Igiriş kadardır.

İki Diyotlu Tam Dalga Doğrultma Devresi Çalışma Prensibi ve Şeması

İki diyotlu tam dalga doğrultma devresinde, sekonderi orta uçlu bir transformatör ve iki adet doğrultma diyodu kullanılır. Tam dalga doğrultucuda, AC gerilimin pozitif alternanslarında diyotlardan biri, negatif alternanslarda ise diğer diyot iletken olur.

Devrede görüldüğü gibi transformatörün üst ucunda (A noktası) pozitif polariteli sinyal oluştuğunda D1 diyodu ve alıcı (RY) üzerinden akım geçişi olur. 

Transformatörün alt ucunda (B noktası) pozitif polariteli sinyal oluştuğunda ise D2 diyodu ve alıcı (RY) üzerinden akım geçişi olur. 

Görüldüğü üzere diyotlar sayesinde alıcı üzerinden hep aynı yönlü akım geçmektedir. 

İki diyotlu doğrultma devresinin çıkışından alınan DC gerilim, uygulanan AC gerilimin etkin değerinin 0,9’u kadardır. Bunu denklem şeklinde yazacak olursak:

Vçıkış = 0,9*Vgiriş olur.

Çıkış akımının DC değeri ise, Içıkış = 0,9*Igiriş 'tir.

Burada I giriş transformatör sekonder akımının etkin değeridir. 

Orta uçlu transformatörlü tam dalga doğrultma devresinde D1 ve D2 diyotlarından geçen akımlar transformatörün orta ucundan devresini tamamlar. Devrenin yapımında kullanılan transformatörün sekonder sarımı üç uçludur. Bu sayede transformatörün çıkışında iki adet gerilim oluşmaktadır. Yani transformatörün A noktasında oluşan sinyalin polaritesi pozitif iken, B noktasında oluşan sinyalin polaritesi negatif olmaktadır. Transformatörde oluşan akımların devresini tamamladığı uç ise orta uç olmaktadır.

Yarım Dalga Doğrultma Devresi Çalışma Prensibi ve Şeması

Yarım dalga doğrultma devresinde tek doğrultma diyodu kullanılmıştır. Bir diyotlu yarım dalga doğrultma devresi, AC’ yi DC’ ye çeviren tek diyotlu bir devredir. Yarım dalga doğrultma devresinde çıkış sinyali tam düzgün olmaz.

Bilindiği üzere transformatörlerin çıkışında zamana göre yönü ve şiddeti sürekli olarak değişen dalgalı bir akım vardır. Transformatörün çıkışındaki değişken akım, pozitif ve negatif olmak üzere iki alternanstan meydana gelmiştir. Diyotlar tek yönlü olarak akım geçirdiğinden transformatörün çıkışındaki sinyalin yalnızca bir yöndeki alternansları alıcıya ulaşabilmektedir.

Sonuçta alıcıdan tek yönlü akım geçişi olur. 

Yarım dalga doğrultma devrelerinde çıkıştan, transformatörün verebileceği gerilimin yaklaşık yarısı kadar (Vçıkış = 0,45.Vgiriş) bir doğru gerilim alınır. Bu nedenle bir diyotlu yarım dalga doğrultma devreleri küçük akımlı (50-250 mA) ve fazla hassas olmayan alıcıların (oyuncak, mini radyo, zil vb.) beslenmesinde kullanılır. 

Yarım dalga doğrultma devrelerinde çıkıştan alınabilecek doğru akımın değeri ise,
Içıkış = 0,45.Igiriş olmaktadır.

Doğrultma ve Filtre Devrelerinin Tanımı, Çalışma Prensibi ve Blok Şeması

Elektrik enerjisi şehir şebekesinden evlerimize ve işyerlerimize 220 Volt AC gerilim olarak dağıtılmaktır. Elektronik cihazlar (televizyon, cep telefonu vb.) ise daha düşük ve DC gerilimle çalışmaktadır. Bunun için 220 Voltluk AC gerilimin daha düşük (bazen de daha yüksek) DC gerilimlere çevrilmesi gereği ortaya çıkar. AC gerilimleri uygun seviyeye getiren ve DC gerilime çeviren devrelere adaptör, redresör veya doğrultucu devre adı verilir.

Güç kaynaklarının yapısında dört aşama vardır. Bunlar sırasıyla;

1- AC gerilimin düşürülmesi veya yükseltilmesi (transformatör)
2- AC gerilimin DC gerilime çevrilmesi (doğrultulması)
3- Doğrultulan DC gerilimdeki dalgalanmaların önlenmesi (filtrelenmesi)
4- DC gerilimin sabit tutulması yani regüle edilmesi

Yukarıda birinci ve ikinci basamaklarda yazılı olan işlemler tüm güç kaynaklarında yapılması zorunlu olan hususlardır. Üçüncü ve dördüncü basamaklarda belirtilen işler ise güç kaynağının kalitesini arttıran ve üretilen gerilimi mükemmel hale getiren işlerdir.

AVOmetre ile Diyot Uçları Nasıl Tespit Edilir, Bulunur?

Avometre yarı iletken ölçümleri kademesine alınır. Eğer analog avometre kulanıyorsak ohm (Ω) kademesine alınır. Ölçü aletinin propları diyot uçlarına değdirilir. Ölçü aletinin değer gösterip göstermediğine bakılır. Uçlar yer değiştirilir ve işlem tekrarlanır. İşlemlerin, sadece birinde ölçü aleti değer gösteriyorsa diyot sağlamdır.