İçeriğe atla

Doğrultucu

Doğrultucu veya redresör, bir ya da daha fazla yarı iletken elemandan (örneğin diyot) oluşan alternatif akımı doğru akıma çevirmek için kullanılan elektriksel bir devredir. AC' yi doğrultmak için tek bir diyot kullanıldığı zaman (dalga formunun negatif ya da pozitif tarafını bloklayarak) doğrultucu AC' yi DC' ye çeviren bir diyod olarak tanımlanır.

Doğrultma alternatif akımın (AC) doğru akıma (DC) döndürülmesi işlemidir. Bütün doğrultucular, tek bir diyot ile mümkün olan AC'yi DC'ye dönüştürme işlemini daha verimli yapabilmek için birden fazla diyotun belirli bir şekilde birbirine bağlanmasıyla yapılır. Doğrultma işlemi özel olarak yarı iletken diyotlar üzerinden gerçekleştirilir. Yarı iletken elemanlardan oluşan doğrultucular geliştirilmeden önce vakum tüpleri kullanılırdı.

Yarım dalga doğrultucu

AC gerilim önce bir trafoyla düşürülür sonra doğrultulur.

Yarım dalga doğrultucu kıyıcı devrelerin özel bir şeklidir. Yarım dalga doğrultmada, doğrultucunun kutupsallığına bağlı olarak AC dalganın pozitif ya da negatif yarı tarafı geçirilirken diğer yarısı engellenir. Giriş dalga formunun yalnızca bir yarısı çıkışa ulaştığından, güç transferi için kullanılması oldukça verimsizdir. Yarım dalga doğrultma, tek bir diyod aracılığı ile gerçekleştirilebilir.

Kondansatör ile doğrultma

Diyota ek olarak kondansatör kullanılırsa dalga DC'ye daha çok benzer.
Filtre kondansatörlerinin kapasitesi arttıkça dalgacık genliği düşer ve çıkış gerilimi DC gerilime yaklaşır.

Kondansatörler içlerinde biriktirdikleri enerjiyi yüke boşaltmak suretiyle doğrultucu devrelerinde de kullanılabilirler. En basit doğrultuculardan olan yarım dalga doğrultucuda yüke ulaşan gerilimin grafiği yandaki imgede görülür. Ancak DC gerilimle çalışan bir alet için elde edilen bu gerilim grafiği uygun değildir. Çünkü aletin istediği, bir pilden elde edilebilecek kadar düz ve pürüzsüz bir gerilimdir.

Yandaki şemada yarım dalga doğrultucuya bağlı bir yüke paralel kondansatör bağlanması örneği görülür. Gerilim artarken yük depolayan kondansatör, gerilimin düşmeye başlayınca, yani ifadesinde bulunan gerilimin türevi negatif değer alınca içindeki elektrik yükünü, yüke iletmeye başlar. Bu noktadan itibaren AC gerilim azalırken, kondansatör bir kaynak gibi davranır ve içindeki yükü önündeki empedans değerine göre boşaltır. Yüke iletilen gerilimin grafiği yandaki resimde üstteki gerilim grafiği haline gelir. İlk duruma göre bu grafik DC gerilime daha yakındır. Bu da DC gerilimle çalışan bir aletin düzgün şekilde çalışması için daha uygundur.

Kararlılığa ulaşmış bir kondansatörlü doğrultma devresi göz önüne alındığında, üstteki grafikte gerilimin bir maksimum ve bir minimum değerleri olduğunu görürüz. Bu iki değer arasındaki fark dalgacık (ripple) olarak adlandırılır. Bu dalgacıkların genliği ne kadar düşük olursa o kadar doğru gerilim değerini yaklaşılmış olur.

Doğrultucuda kullanılan kondansatörlerin kapasite değerleri de elde edilen gerilim grafiğini etkiler. Kapasiteleri farklı 3 kondansatör aynı doğrultucu devresine bağlandığında grafikte olduğu gibi kapasite değeri arttıkça yük geriliminin DC gerilime yaklaştığı görülür. Bunun nedeni ise kondansatörün kapasitesinin arttıkça depoladığı yük miktarının artması ve bu elektrik yükünün daha uzun süre yükü beslemesidir. Yani kısaca, doğrultucu kondansatörlerinin kapasite değerleri arttıkça, DC gerilime yaklaşım sağlanır ve dalgacık genliği düşer.

Tam dalga doğrultucu

AC gerilimi DC gerilime kayıpsız olarak dönüştüren doğrultuculardır.

İki diyotlu

Orta uçlu trafo ve iki diyot kullanılan doğrultucu

İki diyotlu tam dalga doğrultucuların kurulabilmesi için orta uçlu trafo gerekir. AC'nin her iki alternansının da alıcıdan tek yönlü olarak akıp geçmesi sağlanır.

Dört diyotlu

Dört diyot kullanan doğrultucu
Evlerde kullanılan dört diyotlu ve düzleyici kondansatörlü bir doğrultucu

Köprü tipi tam dalga doğrultmaç devresi diye de geçen bu devre AC'yi en iyi şekilde DC'ye dönüştüren devre olduğundan çok sık kullanılır ve her türlü elektronik aygıtın beslenme katında karşımıza çıkar.

Tepe kaybı

Tam dalga doğrultucularının önemli noktalarından biri giriş tepe voltajından çıkış tepe voltajına olan kayıptır. Bir diyot köprü devresindeki bu kaybın nedeni 0.7 volt civarında olan diyot eşik gerilimidir.Çıkış tepe değeri bu miktara eşit olan değer kadar giriş tepe değerinden düşük olur. Aynı zamanda diyotlar bu gerilimin altındaki değerlerde iletim yapmazlar dolayısıyla devre sadece her bir yarım döngünün bir kısmını geçirir bu da dalga formunu oluşturan kamburlar arasında sıfır gerilim parçalarının görülmesine neden olur.

Uygulamalar

Doğrultucuların ilk uygulamalarından biri genlik modülasyonlu radyo sinyallerinin bir diyot tarafından algılanmasıydı

Enerji iletimi

AC gerilimi basit bir transformatör tarafından bile kolaylıkla kontrol edilebildiğinden enerji iletiminde kullanılır. Yüksek gerilim enerji iletim hatları elektriği uzak mesafelere, indirgenmiş akım (ısı ve böylece enerji kayıpları azalmış olur) ile iletmek için kullanılır. Güç hedef noktaya vardığında indirgeme transformatörleri tarafından kontrol edilebilir gerilimlere düşürülür. DC gerilimi bir gerilim değerinden diğerine indirmek daha karmaşık bir yapı gerektirir. DC den DC ye gerilim çevirmenin bir yolu önce AC ye çevirip (evirici ismi verilen cihaz kullanılır) daha sonra bir transformatör ile gerilim değeri düşürülür ve son olarak DC ye doğrultma işlemi gerçekleştirilir. DC günlük yaşamda faydalanılan elektrik ve elektronik cihazların iç devrelerinde kullanılır. Bilgisayarlar, telefonlar, televizyonlar, saatler, sürekli aydınlatma vb. DC kullanacak şekilde tasarlanırlar.

Doğrultucu çıkışını düzleme

Yarım ve tam dalga doğrultucular DC çıkışının bir formunu üretmekte yeterli olsalar da hiçbirisi sabit DC gerilimi sağlayamaz. Doğrultulmuş AC kaynağından sabit DC elde etmek için bir düzleyici devre gereklidir. En basit şekliyle bunu gerçekleştirmek için bir depo sığaç ya da düzleyici sığaç doğrultucunun DC çıkışına konabilir. Buna rağmen hala bir miktar AC dalgacık kalacak ve elde edilen gerilim tamamen düz olmayacaktır.

Bu dalgacıklardan daha fazla kurtulmak için sığaç giriş filtresi kullanılabilir. Bu filtre bir choke ve ikinci bir filtre sığaç ile tümleşerek daha kararlı bir DC çıktı elde edilebilir. Choke akım dalgacıklarına yüksek bir empedans sunar.

Doğrultma Verimi

Doğrultma verimi bir doğrultucunun AC yi DC ye ne kadar verimli bir şekilde dönüştürdüğünü ölçer. DC çıkış gücünün AC giriş gücüne oranı olarak tanımlanır. Burada DC çıkış gücü ortalama akım ve gerilimin çarpımından ibarettir. Verimliliği hesaplamanın en kolay yolu formülü ile verilebilir. Düzleme olmaksızın tam dalga doğrultucuların verimi ya da %81, yarım dalga doğrultucuların ise ya da %40.5 ‘ dir.

Özelleştirilmiş bir takım doğrultucular %90 verimin üstüne çıkabilmektedir.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Elektronik devre elemanları</span> elektronik devreyi meydana getiren ögeler

Elektronik devre elemanları, elektrik devresinin çalışabilmesi için kullanılan parçalara denir. Aktif ve pasif devre elemanları olarak iki gruba ayrılır.

<span class="mw-page-title-main">Kondansatör</span> Ani yük boşalması amacıyla kullanılan devre elemanı

Kondansatör ya da sığaç veya yoğunlaç, elektronların kutuplanıp elektriksel yükü elektrik alanın içerisinde depolayabilme özelliklerinden faydalanılarak bir yalıtkan malzemenin iki metal tabaka arasına yerleştirilmesiyle oluşturulan temel elektrik ve elektronik devre elemanı. Piyasada kapasite, kapasitör, sığaç gibi isimlerle anılan kondansatörler, 18. yüzyılda icat edilip geliştirilmeye başlanmış ve günümüzde teknolojinin ilerlemesinde büyük önemi olan elektrik-elektronik dallarının en vazgeçilmez unsurlarından biri olmuştur. Elektrik yükü depolama, reaktif güç kontrolü, bilgi kaybı engelleme, AC/DC arasında dönüşüm yapmada kullanılır ve tüm entegre elektronik devrelerin vazgeçilmez elemanıdır. Kondansatörlerin karakteristikleri olarak;

<span class="mw-page-title-main">Diyot</span> Yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanı.

Diyot, yalnızca bir yönde akım geçiren devre elemanıdır. Bir yöndeki dirençleri ihmal edilebilecek kadar küçük, öbür yöndeki dirençleri ise çok büyük olan elemanlardır.

<span class="mw-page-title-main">Adaptör</span>

Adaptör ya da uyarlaç, dalgalı akımı küçük değerde doğru akıma çeviren elektronik bir cihazdır. Avrupa ile bağlantılı birçok ülke, çeşitli fiş ve prizler kullanarak 230 volt, 50 Hz AC şebeke elektriği kullanır. Tüketici elektroniği için küçük AC adaptörü veya çeşitli şarj cihazları yaygındır.

Devre analizi bir elektrik devresinde bulunan bütün düğüm voltajlarını ve kollardaki akımları bulmak için tercih edilen bir yöntemdir. Bu devre analizi terimi lineer devre analizi anlamındaydı. Bununla birlikte lineer olmayan devreler de analiz edilirdi. Dirençli devreler normalde tek bir kaynağa bağlıdır ve direçler basit teknikler kullanılarak analiz edilebilir, bununla beraber dirençli devre analizi terimi bunun yerine kullanılır. Dirençli devre analizi terimini açıklamak için yanıltıcı olan devre analizi terimi de kullanıldı. Lineer DC devreleri bağımsız voltaj ve akım kaynakları, bağımlı akım ve voltaj kaynakları ve lineer dirençler içerir. Lineer AC devreleri de en az bir lineer diferansiyel eleman, ayrıca en az bir AC kaynak içerir. Eğer bir devrede kondansatör ve bobin yoksa DC devre analiz teknikleri uygulanabilir. Eğer devrede bir veya daha fazla lineer diferansiyel eleman ve bir AC kaynak varsa AC devre analiz teknikleri uygulanmalıdır.

<span class="mw-page-title-main">Transistör</span> Devre elemanı

Transistör veya geçirgeç girişine uygulanan sinyali yükselterek gerilim ve akım kazancı sağlayan, gerektiğinde anahtarlama elemanı olarak kullanılan yarı iletken bir elektronik devre elemanıdır. BJT çift birleşim yüzeyli transistördür. İki N maddesi, bir P maddesi (NPN) ya da iki P maddesi, bir N maddesi (PNP) birleşiminden oluşur. Transistör üç kutuplu bir devre elemanıdır. Devre sembolü üzerinde orta kutup Base (B), okun olduğu kutup Emitter (E), diğer kutup Collector(C) olarak adlandırılır. Base akımının şiddetine göre kollektör ve emiter akımları ayarlanır. Bu ayar oranı kazanç faktörüne göre değişir. Transistörler elektronik cihazların temel yapı taşlarındandır. Günlük hayatta kullanılan elektronik cihazlarda birkaç taneden birkaç milyara varan sayıda transistör bulunabilir.

Güç elektroniği, elektrik gücünün statik vasıtalarla, mevcut girişinden istenen elektriksel çıkış formuna verimli bir şekilde dönüştürülmesi, kontrol edilmesi ve hazırlanması ile ilgili teknolojidir.

<span class="mw-page-title-main">Öz empedans</span>

Öz direnç (Empedans), maddenin kimyasal özelliğinden dolayı direncinin artması ya da azalmasına neden olan her maddeye özgü ayırt edici bir özelliktir. Farklı maddelerin empedansları aynı olabilir ama öz dirençleri aynı olamaz. R= Lq/Q dur. (Rezistif Direnç= Uzunluk*öz direnç/kesit, Alternatif akım'a karşı koyan zorluk olarak adlandırılır. İçinde kondansatör ve endüktans gibi zamanla değişen değerlere sahip olan elemanlar olan devrelerde direnç yerine öz direnç kullanılmaktadır. Öz direnç gerilim ve akımın sadece görünür genliğini açıklamakla kalmaz, ayrıca görünür fazını da açıklar. DA devrelerinde öz direnç ile direnç arasında hiçbir fark yoktur. Direnç sıfır faz açısına sahip öz direnç olarak adlandırılabilir.

<span class="mw-page-title-main">Zener diyot</span> Uçlarına uygulanan gerilimi sabit tutmaya yarayan diyotlar

Zener diyot, P ve N tipi yarı iletken malzemelerden oluşmuştur, silikon yapılıdır. Uçlarına uygulanan gerilimi sabit tutmaya yarayan diyotlardır. Zener diyotlar belli bir gerilim değerine kadar akım geçirmezler. Bu gerilime kırılma ya da zener gerilimi (Vz) adı verilir. Devreye doğru yönde bağlandığı zaman normal bir diyot gibi çalışır. Ters yönde bağlandığı zaman ise kırılma gerilimine kadar iletime geçmez, kırılma gerilimi aşıldığında ise çığ etkisi şeklinde akım geçirir ve iletime geçer. Ters gerilim kalkınca, zener diyot da normal haline döner. Zener diyotlar ters polarlamada çalıştıkları için devreye ters bağlanırlar. Zener noktası değeri üretim aşamasında katkı maddesi miktarı ayarlanarak belirlenir.

Faz kelimesinin sözlük anlamı evredir.

Elektriksel gücün tanımı aşağıdaki gibidir.

<span class="mw-page-title-main">Devre teorisi</span> elektrik ağlarının/devrelerinin davranışını açıklayan bilimsel teori

Devre teorisi, elektrik devrelerini analiz etmek ve tasarlamak için mühendislikte kullanılan güçlü bir matematiksel teoridir. Devrelerin çalışma şekillerini incelerken ve devre çözümleri yaparken devre teorisi kullanılır. Büyük ölçüde haberleşme uygulamaları için geliştirilmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Alternatif akım</span>

Alternatif akım, genliği ve yönü periyodik olarak değişen elektriksel akımdır. En çok kullanılan dalga türü sinüs dalgasıdır. Farklı uygulamalarda üçgen ve kare gibi değişik dalga biçimleri de kullanılmaktadır. Bütün dalgalar birbirlerine elektronik devreler aracılığı ile çevrilebilir. Devrede kondansatör, diyotlar, röleler ile bu çevrim yapılabilir.

<span class="mw-page-title-main">İnvertör</span>

Güç çevirici (invertör), doğru akımı (DC) alternatif akıma (AC) çeviren elektriksel bir güç çeviricisidir. İnvertör çıkışında üretilen AC güç, kullanılan transformatörlere, anahtarlama ve kontrol devrelerine bağlı olarak herhangi bir gerilimde ve frekansta olabilir.

Genlik, periyodik harekette maksimum düzey olarak tanımlanabilir. Genlik, bir dalganın tepesinden çukuruna kadar olan düşey uzaklığın yarısıdır. Genlik kavramı ışık, elektrik, radyo dalgaları gibi konuları da kapsayan fen bilimleri alanında kullanılır.

Vakum tüpü ya da elektron tüpü, elektronik devrelerde kullanılan bir grup devre elemanıdır. Tüplerin pek çok cinsi vardır. Yirminci yüzyılın ilk yarısında bütün elektronik devrelerde kullanılmışlarsa da, yarı iletken teknolojisinin gelişmesi sonucunda kullanım alanları daralmıştır.

<span class="mw-page-title-main">Anahtarlamalı güç kaynağı</span>

Anahtarlamalı güç kaynağı olarak adlandırılan anahtarlamalı modlu güç kaynağı, elektrik gücünü verimli şekilde dönüştürmek için anahtarlama regülatörü içeren elektronik bir güç kaynağıdır. Anahtarlamalı güç kaynağı ya da İngilizce özgün adının kısaltmasıyla SMPS, 1960'lı yıllarda doğrusal güç kaynaklarının çalışma veriminin düşük olması ile kullanılmaya başlanmıştır.

<span class="mw-page-title-main">UJT transistorü</span>

UJT tek bileşimli transistör. Özellikle transistörlerin iletken yapılması için geliştirilmiş bir yarı iletken elektronik devre elemanıdır. Kontrollü olarak akımı tek yönde ileten bir transistor türüdür. Çoğunlukla periyodik tetiklemeler için bir Osilatör devresi ya da doğrusal testere dişi dalga üretmek için kullanılır.

Yeni bir enerji kaynağı olan enerji hasatlama sistemler ortamda bulunan mevcut elektromanyetik enerjinin kullanılarak verimli doğru akıma dönüştürülmesini hedeflemektedir. Ortamda mevcut olarak bulunan Radyo frekans enerjisi, çeşitli elektronik devre ve cihaz uygulamalarında kullanılmak üzere enerji toplayıcı devrelerce alınır, doğrultularak doğru akım ve gerilim elde edilir. İhtiyaç olan enerjiyi, ortamdaki RF sinyal kaynaklarından temin etme işlemine RF Enerji Hasatlama adı verilmektedir. RF enerji hasatlama devreleri, sensörler, düşük güçlü entegre devreleri ve kablosuz haberleşme modülleri gibi düşük güç tüketen projelerde sürekliliği olan bir enerji kaynağı oluşturmayı amaçlamaktadır. RF enerji toplama sistemi, temelde iki ana bileşenden oluşmaktadır. Bunlar; RF enerjiyi toplayan bir anten ve RF enerjisini doğrultarak doğru akıma çeviren yüksek verimli bir doğrultucu devredir.

<span class="mw-page-title-main">Katı hal rölesi</span>

Katı hal rölesi (SSR), harici bir voltaj kontrol terminallerine uygulandığında açılıp kapanan bir elektronik anahtarlama cihazıdır. Röle ile aynı işlevi yapar ancak katı hal elektroniği hareketli parçaları olmadığından ve daha uzun çalışma ömrüne sahiptir.