MagiLum
Süper Moderatör
Mesaj Sayısı : 142
Rep Puanı : 6303
Tecrübe Puanı : 1
Kayıt tarihi : 05/07/09
Yaş : 36
Nerden : İzmir
 |  Konu: III. BASİT REGÜLELİ GÜÇ KAYNAĞI SİSTEMLERİ  Paz Tem. 05, 2009 10:22 pm | |
| III. BASİT REGÜLELİ GÜÇ KAYNAĞI SİSTEMLERİ GİRİŞ Bugünlerde yararlandığımız birçok kolaylığı modern dijital entegre devreler (IC) saylamaktalar. Bu IC'lerin çoğu, voltaj seviyesini dar limitlerin içinde kontrol edebilen hassas bir güç kaynağına gerek duyarlar. Güç kaynağının yük gereksinimindeki yükselme ve düşmelere çok hızlı cevap vermesi gerekmektedir, çünkü eğer bazı voltaj değişmleri oluşursa IC'ler ters etkilenebilmektedir. Bu yazıda güç kaynağının çıkışını kontrol etmek için basit metodlar anlatılacaktır, öyle ki yük akımındaki ve şebeke voltajındaki deşikliklerin çıkış voltajına etkisi az veya hiç olmasın. Çıkışı bu şekilde kontrol edilen güç kaynaklarına regüleli güç kaynağı denir. Regüleli bir güç kaynağı tasarlamak için, geçen yazıda anlatıldığı gibi bir regülesiz güç kaynağı çıkışına bir regüle devresi eklenerek kullanılır. Bu yazı bir regülatörün güç kaynağının çıkışını nasıl izleyebildiğini ve çıkış voltajının tanımlanan limitlerde kalması için nasıl otomatik ayarlamalar yaptığını gösterecek. Bir regülatörün esas fonksiyonel bölümleri, bu fonksiyonları yerine getiren çeşitli entegre devreler açıklanacaktır. Bu IC'ler regüleli güç kaynağı tasarımını ve üretimini kolaylaştırmaktadır. NEDEN BİR VOLTAJ REGÜLATÖRÜ GEREKLİDİR? İşlevsel diagramı Şekil 2-1'de (önceki yazı) gösterilen regülesiz güç kaynağının şematik diagramı Şekil 3-1a'dadır. Şekil 3-1b, Şekil 3-1a'da gösterilen devrenin basitleştirilmiş şematik halidir. Bir çeşit açık devre (yüksüz) dc voltajı vardır; kaynağı VDC ve seri direnç RZ çıkış empedansıdır. Her yük akımı IL, RZ içinden akar. İki ana faktör çıkış voltajı V0'ı değiştirmek için çalışır. İlki yük akımındaki değişim, diğeri VDC yi değiştiren şebeke hattındaki giriş voltajı VIN'in değişimi. Bazen bu iki faktör birbirinden bağımsız oluşabilmekte ve bazen birbirlerini etkileyebilmektedirler.  Yük Akımındaki Değişmeler
Dc çıkış voltajı V0, yükün akım isteklerinin inip çıkması ile değişir. Şekil 3-2 bu değişimlerin çizimidir. Eğer hiç yük akımı yoksa (IL=0), o zaman V0 güç trafosundaki en yüksek ac seviyeye VDC'ye eşittir. Yük daha fazla akım istediğinde, RZ'deki voltaj düşüşü, çıkış voltajının düşmesine sebep olur. Yük belli çıkış akımındayken ILR, V0, V0R'dedir, bu nokta transformatörün bilinen RMS voltajının yanındadır. Yük devresi azçok sabit bir akım çekerse veya yük devresi, V0 daki değişimleri tolore edebilirse, bu voltaj değişimi bir problem değildir. Örneğin, bir ses güç amfisi için güç kaynağı çıkışı, sinyal kesilmesi veya başka distorsiyon oluşan seviyenin altına inmediği sürece, amfinin çalışmasını etkilemeden geniş bir aralıkta değişiklik gösterebilir. Şebeke Voltajındaki Değişmeler Şekil 3-2'de gösterildiği gibi, şebeke voltajı VIN değiştikçe, V0 da değişir. Eğer VIN değişirse, zaten birçok yerde sık sık olur, güç trafosu çıkışı ve filitreli V0 çıkışı değişecektir. VOLTAJ REGÜLARÖRÜ PRENSİPLERİ Sabit bir V0 elde etmek için, Şekil 3-3'de gösterildiği gibi bir regülasyon devresi RZ ve RL'nin arasına eklenir. Regülatörün uçları arasında bir voltaj düşüşü (VREG) mevcuttur; bu durumda giriş voltajı VDC , Şekil 3-1b'de gösterilen VDC den daha büyük olmalıdır. Şekil 3-3'de, V0 = VDC - (RZ + VREG) dir. Regülatörün Çalışma Şekli Gerekli regülasyonu sağlamak için, IL ve VDC değiştikçe, V0 'ı sabit tutmak için regülatör devresi VREG 'i değiştirir. Eğer IL artarsa, VZ artar, bu da V0 'ın azalmasına yol açar; ancak regülatör VZ 'deki artışı dengelemek için VREG 'i azaltır, böylece V0 sabit kalır. Tersine, eğer IL azalırsa, ub da V0 'ı arttırmaya yönelir, regülatör V0 'ı sabit tutmak için VREG 'i arttırır. benzer şekilde, eğer VDC artar veya azalırsa, regülatör VREG 'i anılan sıraya göre arttırır veya azaltır. Örnekleme Devresi Örnekleme devresi çıkış voltajını izler ve hata amplifikatörüne bir çıkış voltaj örneği besler. Referans Voltajı Üreticisi Referans voltajı üreticisi, çıkış voltajındaki değişimlerden bağımsız olarak hata amplifikatörüne sabit bir referans voltajı sağlar. Hata Amplifikatörü Hata amplifikatörü, referans voltajını çıkış voltaj örneği ile kıyaslar ve eğer aralarında bir fark varsa bir hata voltajı üretir. Hata amplifikatörü çıkışı VREG değerini kontrol etmek için kontrol elemanını besler. Kontrol Elemanı Kontrol elemanı esasen VDC , RZ ve RL ile seri bağlı olan bir değişken dirençtir.VDC veya IL değişirse VO 'ı aynı tutmak için yukarıda açılandığı gibi, hata amplifikatöründen gelen giriş VREG 'i değiştirmek için bu değişken direnci ayarlar. Şimdi konu şekillendiğine göre, regülatör devresinin çalışma detaylarını öğrenelim. Önce devrelerde kullanılan basit tranzistör işlevi açıklanacaktır. TRANSİSTÖRÜN ÇALIŞMA ŞEKLİ Transistör yapısı Transistörün çalışma şeklini anlamak için Şekil 3-4'e bakın. Üç bölüme ayrılmıştır. Şekil 3-4a, bir tümlşik devre NPN tranzistörün yapısını gösterir. Tranzistör yarıiletken bir ince katmana yayılmış N, P ve N yarıiletken malzeme adalarından yapılmıştır. En yaygın kullanılan malzeme silikondur. Katmanın üzerinde, birbirine yan yana olan parçalar, bağımsız çalışabilmek için birbirlerinden izole edilmişlerdir. Küçük altın teller, tranzistörün üç terminalini, baz (B), emiter (E) ve kollektöre  dış elektriksel bağlantıları yapmak için, belirtilen aaaal bağlantılara, N, P ve N bölgelerine birleştirilmiştir.Transistör Devresi ve Karakteristik Eğrileri Şekil 3-4b bir transistörü bir devre içinde iken göstermekte ve Şekil 3-4c tranzistörün çalışma şeklini, kollektör akımı IC 'nin kollektör-emiter voltajına VCE karşı çizimi ile açıklamaktadır. Baz-emiter voltajı VBE 0,7Volttan daha büyük olarak baz emiterden daha pozitifse, baz akımı IB bazdan emitere akar.Verilen bir baz akımı ile VCE değişirken, kollektör akımının karakteristik bir eğrisi çizilebilir. Faklı baz akımları için farklı karakteristik eğriler Şekil 3-4c'de gösterilmiştir. Örneğin, eğer IB 0,1 miliampere eşitse, o zaman 2 Volttan - 20 Volta kadar her VCE için IC yaklaşık 10 miliamperdir. Transistörde bir akım kazancı olduğuna dikkat edin. IB 0,1 miliamper iken IC 10 miliamperdir, bu durumda baz akımı 100 kat büyük olan bir kollektör akımını kontrol eder. Akım kazancı, VCE 2 Volttan az veya kollektör emiter kesilme voltajından fazla olana kadar VCE den fazla etkilenmez. Yük Çizgisi Eğer RC , Şekil 3-4b'de, 200Ohm ise ve eğer kaynak voltajı 10V ise, o zaman her baz akımı IB için, tranzistörün VCE 'si Şekil 3-4c'de gösterilen karakteristik eğrilerin diyagonal kesik çizgisine düşecektir. Bu çizgiye bir yük çizgisi denir. Eğer IB=0 ise, IC=0 olur ve VCE 10 V iken, çalışma noktası yük çizgisinde B noktası olur. Eğer IB=0,5mA ise, o zaman IC=46mA; bu da yük çizgisindeki A noktasıdır. Eğer IB=0,3mA ise, o zaman VCE=4Volt, bu da yük çizgisindeki C noktasıdır. Böylece IB değiştikçe IC değişir ve VCE değişir.Bunun gibi tranzistör çalışma şekilleri, Şekil 3-5'deki regülatör devresi işlemlerin temelidir. SERİ GEÇİŞLİ GERİ BESLEME REGÜLATÖRÜ Bir regülatörün çalışmasını daha iyi kavramak için, Şekil 3-5'deki seri-geçişli geri besleme regülatörünü inceleyelim. Giriş voltajı VIN ve çıkış voltajı V0 arasında seri bağlı olan, seri geçişli olan, NPN tranzistör Q2 kontrol elemanıdır. Yük akımı IL, Q2'nin IC'si ile aynıdır, bu durumda tüm yük akımı Q2'nin üzerinden geçmelidir. Tranzistör çalışma şekli açıklamasından öğrendiğimiz kadarıyla, Q2 'ye bir IB akımı yoksa, IC akmaz, bu durumda IB, IC ve IL'yi kontrol eder. Bu durumun regülatör işlemini nasıl etkilediği şimdi açıklanacak. Şekil 3-5 bir geri besleme regülatör devresi olarak tanımlanır, çünkü çıkış voltajının bir kısmını geriye besleyen ve referans voltajı ile kıyaslayan kapalı bir döngüdür. İki voltaj arasındaki fark, çıkışı sabit tutmak için gerekli hareketi belirler. | |
|
