Temel Elektronik

Bu ay Köprü Doğrultucular ve diğer diyot uygulamaları 
hakkında bilgi vereceğim. Köprü Doğrultucu aslında Tam 
Dalga Doğrultucu özelliğinde olup sadece giriş gerilim 
kaynağı Tam Dalga Doğrultucu gibi ortası sıfırlı olmayıp, 
tek bir AC kaynak ile beslenmektedir. Aşağıdaki şekilde 
Köprü Doğrultucu görülmektedir.
 

Köprü Diyotlar dört ayrı diyot ile yapılabileceği gibi dört diyot
birleştirilmiş şekli ile de piyasada satılmaktadır.

Yukarıdaki devrenin girişine (e-f uçları arasına) bir alternatif 
gerilim uygulayalım. t₁ zamandan itibaren pozitif yönde 
yükselmeye başlayan giriş gerilimi, a ucunu pozitif b ucunu da
negatif yapacaktır. Bu anda a ucuna bağlı diyotladan D₁
diyodunun anodu, D₃ diyodunun da katodu pozitif olacaktır. 
Aynı şekilde b ucuna bağlı diyotlardan D₂ diyodunun katodu 
negatif, D₄ diyodunun da anodu negatif olacaktır. Dikkat 
edilirse D₁-D₄ diyotlarının katotlarının birleştiği c noktası ile
D₃-D₂ diyotlarının anodlarının birleştiği d noktaları arasına 
bir yük direnci bağlanmıştır. (Yük direnci bizim kullandığımız
elektronik bir devre olabileceği gibi şekildeki hali ile bir direnç
de  olabilir.) Anodu pozitif olan D₁ diyodu ile katodu negatif 
olan D₂ diyodu üzerinden bir akım akmaya başlar. Akan 
akım yük direncinin üst ucundan girip ait ucunda çıktığı için 
yük direncinin üst ucunu pozitif, alt ucunu da negatif 
yapacaktır. D₁ ve D₂ diyotları üzerinden akan akım t₁-t₂
zamanı boyunca yani a noktasının pozitif, b noktasının 
negatif olduğu sürece devam edecektir. Bu durum aşağıdaki
şekilde görülmektedir.

t₂ zamanda sıfır volt değerine düşen giriş gerilimi hemen 
negatif yönde yükselmeye başlayacaktır. t₂ zamandan 
itibaren negatif yönde yükselmeye başlayan giriş gerilimi, a
ucunu negatif b ucunu da pozitif yapacaktır. Bu anda a
ucuna bağlı diyotladan D₁ diyodunun anodu, D₃ diyodunun da
katodu negatif olacaktır. Aynı şekilde b ucuna bağlı 
diyotlardan D₂ diyodunun katodu pozitif. D₄ diyodunun da 
anodu pozitif olacaktır. Anodu pozitif olan D₄ diyodu ile 
katodu negatif olan D₃ diyodu üzerinden bir akım akmaya 
başlar. Akan akım yük direncinin üst ucundan girip ait ucunda
çıktığı için yük direncinin üst ucunu pozitif, alt ucunu da 
negatif yapacaktır. D₄ ve D₃ diyotları üzerinden akan akım 
t₂-t₃ zamanı boyunca yani a noktasının negatif, b noktasının
pozitif olduğu sürece devam edecektir. Bu durum aşağıdaki 
şekilde görülmektedir.

Çıkış gerilimin doğru akım (DC) şeklinde olabilmesi için yük 
direncine paralel bir kondansatör koyarsak çıkış dalga şekli 
ve devre aşağıdaki gibi olur.

Geçen ay ki yazımdan hatırlayacağınız üzere Tam Dalga 
doğrultucu çıkış dalga şekli ile bu şekil aynı. O zaman 
aralarında ne fark var? Neden, hangisini tercih etmeliyiz? 
Şimdi hem özet hem de farkları bir bakışta anlamak için bir 
özet tablo yapalım.
Aşağıdaki tabloda giriş voltaj kaynağı olarak trafo olduğu 
düşünülmüştür. Bu tabloda verdiğim basit formüller yardımı
ile kendinizde bu doğrultucular için hesaplar yapabilirsiniz. 
 

Yarım Dalga
Tek sekonder sarımlı trafo 
Tek diyot
Büyük dalgalanma voltajı
Trafo sekonderi üzerinden DC geçer. Bu iyi değildir.
Trafo gereksiz yere fazla ısınır.
Vo=Vi x 1.41 - (Idc / 2 x C x f) 
C=Idc x 0,012 / Vrpp
Büyük Kondansatör
 

Tam Dalga
Çift sekonder sarımlı trafo 
Tek sekonder sarımlı trafo
İki diyot
Küçük dalgalanma voltajı
Küçük Kondansatör
Trafo sekonderi üzerinden DC geçmez.
Vo=Vi x 1.41 - (Idc / 4 x C x f), 
C=Idc x 0,006 / Vrpp
 

Köprü 
Dört diyot
Küçük dalgalanma voltajı
Küçük kondansatör
Trafo sekonderi üzerinden DC geçmez
Vo=Vi x 1.41 - (Idc / 4 x C x f), 
C=Idc x 0,006 / Vrpp 
 

Doğrultucuların çıkışlarındaki dalgalanma değerini çok 
azaltmak istersek yada başka bir değişle DC ye çok 
yaklaştırmak istersek C değerini çok büyütmek gerekir. 
Bunun sakıncaları vardır. Örneğin diyotları gerektiğinden çok
büyük seçmek gerekir. Bunun yerine dalgalanmayı kabul 
edilebilir bir seviyede tutup doğrultucunun çıkışına bir 
regülatör yapmak daha çok tercih edilen bir yoldur. 

Sembol Açıklamaları
Vo=DC çıkış voltajı

Vi=AC giriş voltaji. (rms olarak yani normal AVO metrenizin 
AC pozisyonunda okuduğu değer)

Idc=Doğrultucudan çekilecek akım. Yada yük üzerinden 
geçecek akım.

C=Farad olarak kondansator değeri

F= Hz olarak frekans değeri.(Şehir şebekesi için  50Hz)

Vr_pp=Çıkış voltajının tepeden tepeye dalgalanma değeri. 
Bu değeri osiloskop ile görebiliriz. Yada bir yükseltecin 
çıkışında hummmm sesi olarak duyabilirsiniz. 
Yukarıdaki formül ile istediğimiz dalgalanma değeri için 
kondansatör hesaplanabilir. Aynı formülü kullanarak hazır bir
devrenin çıkış voltajının dalgalanma değeri de bulunabilir.

Bazı elektronik devreler sadece tek voltaj kaynağı ile 
beslenmezler. Bir kısmı hem pozitif hem de negatif voltaj 
gerektirir. Aşağıdaki şekil böyle bir güç kaynağını 
göstermektedir. Şekle bakıldığında bu güç kaynağının 
aslında iki adet tam dalga doğrultucudan oluştuğu rahatlıkla 
görülmektedir. Eğer elimizde bir adet ortası sıfırlı bir trafo
ve dört diyot varsa yada bir köprü diyot varsa bu devreyi 
kolaylıkla yapabiliriz. Bu devre ile ilgili formüller aynen tam 
dalgada kullanılan formüllerdir. 

Diğer Diyot Uygulamaları.

Zener Diyot

Tek bir Zener diyotlu ile yapılan regülatörler fazla güç 
istemeyen devrelerde rahatlıkla kullanılabilir. Eğer devremiz 
fazla güç istiyorsa o zaman  zener başına tek başına 
kullanılmaz. Bir regülatör devresinin referansı olarak kullanılır.

Şimdi basit bir Zener regülatör devresini inceleyelim.

Vi kaynak gerilimi Vz zener geriliminden büyük olmalıdır. Vi
değeri yaklaşık olarak Vz değerinden 1,2 yada 1,4 katı 
büyük olması yeterlidir. Zener üzerinden geçen Iz akım 
küçük zenerler için 10-20mA civarındadır. Daha doğru bir 
değer bulmak için mutlaka kataloga bakmak gereklidir. 
Burada zener üzerindeki voltaj ya zener üzerinden doğrudan
okunur yada katalogdan bakılır. Örneğin BZX79C9V1 9,1V luk
zener diyot olup doğrudan diyot üzerinden okunabilir. 1N960 
diyoduda 9,1 voltluk zener diyot olup, zener voltaj değeri 
katalogtan bakılarak anlaşılır.

Yukarıdaki devremizde bilinmesi gereken nokta Rs direncinin
nasıl bulunduğudur. Rs=(Vz-Vi)/Iz formülü ile bulabiliriz. Iz
değeri küçük zener diyotlar da 10-20mA olarak alınabilir. 
Yukarıdaki devre çıkışında sabit bir voltaj elde edilecektir. 
Böyle bir devre bir regülatör devresi için referans voltajı 
olarak kullanılabilir. Şimdi yukarıdaki  devreyi doğrudan bir 
elektronik devrenin regüle besleme kaynağı olarak kullanalım.
Yani devreden biraz akım çekelim. O zaman yukarıdaki 
devremiz aşağıdaki şekle dönüşecektir.

Bu durumda zener üzerinden geçen akım sabit kalmakla 
birlikte Rs direnci üzerinden birde yük akımı geçmektedir. 

O zaman
I_RS=Iz+IL,  IRS=10 + 90,  IRS=100mA olur.
Vz=9,1V yaklaşık 9V kabul edelim.
Rs=(Vi-Vz)/Iz+IL;    Rs=(12-9)/10+90   Rs=30 ohm bulunur. 

Rs direncinin gücüde bulunmalıdır.
P_Rs=IRS2 x RS
P_Rs=0,12 x 30
P_Rs=0,3W dan büyük olmalıdır. 
Burada seçilecek direnç 27 yada 33 ohm, 0,5W dir.

Bu örnekte dikkat edilecek konu, yük direncinin devreye 
sürekli olarak mutlaka bağlı kalması yada bir başka deyişle 
yük akımının mutlaka çekiliyor olmasıdır. Eğer yük direnci 
devreden çıkarılacak olursa, zener üzerinden geçen akım

Iz=(12-9)/30,
Iz=0,1A akım olur.

Eğer buradaki zener bu akıma dayanacak güçte değilse 
bozulacaktır. Bu nedenle devredeki zener bütün akımda 
üzerinden geçirebilecek güçte olmalıdır. Fakat bu bazen 
mümkün olmayabilir. Yada yük sürekli olarak devreye bağlı
olarak kalmalıdır. 

Kırpıcılar (Clipper)

Bazı elektronik devrelerin girişlerine sadece pozitif yada 
negatif sinyallerin verilmesi gerekebilir. Bazı devrelerin 
girişlerine ise sabit genlikte sinyaller verilmesi gerekebilir. 
O zaman giriş sinyali devreye verilmeden önce uygun 
kırpıcıdan geçirmek gereklidir. Sadece pozitif yada negatif 
sinyalleri geçiren kırpıcılar çıkışında kondansatörü olmayan 
bir yarım dalga doğrultucudan ibarettir. Bunlara ilişkin 
örnekler aşağıda verilmiştir.

Devrenin girişine sabit genlikte bir sinyal uygulamak 
gerekirse aşağıdaki örnek yapı kullanılır. Hatırlayacağınız 
gibi aslında diyotların iletime geçebilmeleri için üzerlerindeki
voltajın belli bir değerin üzerine çıkması gerekmekteydi. 
İletime geçen diyodun üzerindeki voltaj sabit kalmaktadır. 
Bu özellik kullanılarak giriş sinyalleri diyotların açma voltajları
ile sınırlandırılır. Bu devrenin en büyük uygulaması FM 
alıcılardaki kirpıcı (LIMITER) devresidir.

Limiter şekli

Kenetleme (Clamp) devreleri.

Kenetleyici bir AC sinyali farklı bir DC seviyesine çıkarıp 
kenetleyen yani hep orada kalmasını sağlayan devredir. 

Şimdi birkaç kenetleme devresi inceleyelim.

Örnek 1:

t₃-t₄ zamanları arasında a ucu tekrar pozitif, b ucu da 
negatif olacaktır. C kondansatörü üzerindeki gerilim 
boşalmayacağı (aslında çok azda olsa boşalır, fakat
bu çok önemli değildir) için kondansatör ile giriş geriliminin 
toplamı çıkışta, çıkış voltajı olarak görülecektir. Bu değer, 
Vo=(Vi) + (-VC)  , Vi=VC olacağı için çıkış voltajı da 0 volt 
olacaktır. Görüldüğü gibi, giriş voltajının seviyesini negatif 
olarak kaydırdık. 

Yukarıdaki devredeki diyodun yönünü ters çevirerek çıkış 
gerilimini pozitif yöne kaydıra biliriz. Böyle bir devrenin şekli 
aşağıda görülmektedir. 

Kenetleme devreleri ilk bakışta pek bir işe yaramaz gibi 
görülse de özellikle fazla güç istemeyen fakat yüksek gerilim
gerektiren yerlerde, yada trafo kullanmadan bir AC gerilimi 
negatif yada pozitif olarak arttırılması istenilen yerlerde 
öncelikli olarak kullanılır. Bir örnek verecek olursak, renkli 
TV lerde ekran için 25KV gibi bir gerilime ihtiyaç vardır. Bu 
gerilimi eski siyah beyaz TV lerde olduğu gibi direk trafo ile 
elde etmek yolu yerine kenetleme devreleri art arda bağlanır,
en sonuna da bir yarım dalga doğrultucu bağlanarak istenilen
yüksek gerilim elde edilir. Kenetleme devreleri kullanılarak 
yapılan bir gerilim çoğaltıcı şekli aşağıda verilmiştir.

Bu ay, diyot uygulamalarının bir kısmını açıklamaya çalıştım.
Diyot uygulamaları anlattığım kadarı ile sınırlı değildir. 
Bu nedenle bazı özel uygulamaları sırası geldiğine 
açıklamaya çalışacağım. Önümüzdeki ay görüşmek 
üzere iyi günler dilerim.