2. Bölüm:

Diyot Uygulamaları

1

Doç. Dr. Ersan KABALCI

Yük Eğrisi

2

Yük eğrisi, herhangi bir devrede

diyot uygulanan bütün gerilimler

(VD) için muhtemel akım (ID)

durumlarını gösterir. E/R

maksimum ID akımını, E ise

maksimum VD gerilimini ifade

eder.

Yük eğrisi ile karakteristik eğrinin

kesiştiği Q-noktası, örnek devre

için en uygun ID veVD değerlerini

ifade eder.

Seri Diyot Devreleri

Sabitler

• Silisyum Diyot : VD = 0.7V

• Germanyum Diyot: VD = 0.3V

Analiz

• VD = 0.7V (ya da VD = E eğer E <0 .7V)

• VR = E – VD

• ID = IR = IT = VR / R

3

İleri Öngerilimleme

Seri Diyot Devreleri

Diyot idealde açık devre gibi çalışır.

Analiz

• VD = E

• VR = 0 V

• ID = 0 A

4

Ters Öngerilimleme

Paralel Devreler

5

0

0

V .7 VD

V V V .7 VD1 D2 O

V 9.3 VR

E V 10 V .7 VDI 28 mAR

R 0.33kΩ

28 mAI I 14 mAD1 D2

2

Yarım Dalga Doğrultucu

6

Diyot sadece doğru

polarma

durumunda

iletime geçer, bu

nedenle girişten

uygulanan AA

dalganın sadece

yarım periyodu

çıkışa aktarılır.

DA çıkış gerilimi 0,318Vm, Vm = AA tepe gerilim değeridir.

VDA ya da VAVG = Vp/

PIV (PRV)

7

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) > Vm

• PIV = Peak inverse voltage

• PRV = Peak reverse voltage

• Vm = Peak AC voltage

PIV (PRV)

8

Ters Tepe Gerilimi

(Peak inverse

voltage), ters yönlü

kutuplanmış diyotun

dayanabileceği en

büyük gerilim

değeridir.

Transformatör Bağlantılı Giriş

9

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.

Tam Dalga Doğrultucu

10

• Yarım Dalga: Vdc = 0.318Vm

• Tam Dalga: Vdc = 0.636Vm

Tam dalga doğrultucuda doğrultma işlemi

birden fazla diyot kullanılarak yapılır.

Tam dalga doğrultucu daha yüksek DA çıkış

gerilimi üretir:

VDA veya VAVG = 2Vp/.

Tam Dalga Doğrultucu Orta Uçlu

11

Bu doğrultma tipinde iki adet diyot orta uçlu bir transformatöre

bağlanır.

Çıkış tepe gerilimi, transformatörün sekonder geriliminin tepe

değerinin yarısı kadardır.

Tam Dalga Doğrultucu Orta Uçlu

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=2Vp(out) +0.7V

Tam Dalga Doğrultucu

13

Orta uçlu transformatörle yapılan tam

dalga

• İki diyot

• Orta uçlu bir transformatör

gerekir.

VDC = 0.636(Vm)

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

15

Köprü Doğrultucu

• Dört diyotlar oluşturulur.

• VDC = 0.636 Vm

Tam Dalga Doğrultucu Köprü Tipi

16

Tam Dalga Doğrultucu Köprü Tipi

Köprü doğrultucu için PIV değeri, orta uçlu doğrultucunun yaklaşık

olarak yarısı kadardır.

PIV=Vp(out) +0.7V

Doğrultucu Devrelerin Özeti

17

Vm = AA gerilim tepe değeri.

Doğrultucu İdeal VDC Gerçek VDC

Yarım Dalga Doğrultucu VDC = 0.318(Vm) VDC = 0.318Vm – 0.7

Köprü Tipi Doğrultucu VDC = 0.636(Vm) VDC = 0.636(Vm) – 2(0.7)

Orta Uçlu Transformatörlü VDC = 0.636(Vm) VDC = 0.636(Vm) – 0.7

Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler

18

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.

Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler

19

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.

Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler

20

Tam dalga doğrultmanın, yarım dalga doğrultmaya karşı avantajları

oldukça açıktır. Tepe değerleri arasındaki zaman azaldıkça,

kondansatörün dalgalanma gerilimini düzeltmesi daha etkili olmaktadır.

Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler

21

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 (Rsurge) filtre ve yüke

seri olarak yerleştirilir.

Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler

22

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.

Güç Kaynağı Filtreleri ve Regülatörler

23

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 = (Vçıkış/Vgiriş)%100

Yük Regülasyonu = ((Vyüksüz – Vtamyük)/Vtamyük)%100

Diyot Kırpıcılar

• Ters öngerilim polaritesi

• Silisyum diyot için 0,7V’tan daha düşük bir doğru polarma öngerilimi

24

Seri bir kırpıcı devresinde diyot doğru

polarma sağlamayan gerilimi kırpar:

Öngerilimli Kırpıcılar

25

Kırpıcı diyota seri bir DA

kaynak eklendiğinde,

diyotun etkin ileri

öngerilim değeri değişir.

Paralel Kırpıcılar

26

Seri bir kırpıcı devresinde diyot

doğru polarma sağlayan gerilimi

kırpar:

Kırpma seviyesini değiştirmek

için diyota seri bir DA öngerilim

uygulanabilir.

Kırpıcı Devreler Özeti

27

Kenetleyici

28

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

Vpeak-Vd 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.

Öngerilimli Kenetleyici Devreler

29

Giriş sinyali sinüs, kare ya da üçgen

dalgaların herhangi birisi olabilir.

DA kaynak, kenetleme seviyesini

belirlemek için kullanılır.

Kenetleyici Devreler Özeti

30

Zener Diyot

31

Zener diyot, Zener geriliminde

(Vz) ters öngerilimle çalıştırılır.

• Vi Vz ise

– Zener iletimdedir

– Zener üzerindeki gerilim Vz

– Zener akımı: IZ = IR – IRL

– Zener Gücü: PZ = VZIZ

• Vi < Vz ise

– Zener kesimdedir

– Açık devre durumundadır.

Zener Direnç Değerleri

32

ZMRLmin I- I I

Lmin

ZLmax

I

V R

Lmin

Z

L

LLmax

R

V

R

V I

Zi

ZLmin

VV

RVR

Eğer R çok büyükse, Zener diyotun minimum akım değerinden (IZK) daha düşük

bir Iz akımı ulaşacağından zener iletime geçemez.

Minimum akım değeri:

Direncin maksimum değeri:

Eğer R çok küçük değerde olursa, Zener akımı maksimum akım

IZM sınırını geçer. Devrenin maksimum akımı :

Direncin maksimum değeri:

Gerilim Katlayıcı Devreler

• Gerilim İkileyici

• Gerilim Üçleyici

• Gerilim Dörtleyici

33

Gerilim Katlayıcı devreler, doğrultucu devrenin çıkış gerilimini

yükseltmek için diyot ve kondansatörleri kullanır.

Gerilim İkileyici

34

Vout = VC2 = 2Vm

Gerilim İkileyici

35

• Pozitif Yarım Periyot

o D1 iletimde

o D2 kesimde

o C1 , Vm değerine şarj olur.

• Negatif Yarım Periyot

o D1 kesimde

o D2 iletimde

o C2 , Vm değerine şarj olur.

Vout = VC2 = 2Vm

Gerilim Üçleyici ve Dörtleyici

36

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