1 DİĞER DİYOT UYGULAMALARI Zener Diyot Tek bir Zener diyotlu

Proteus Ders Notları Mehmet BEKTAŞ
DİĞER DİYOT UYGULAMALARI
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
IRS=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.
PRs=IRS2 x RS
PRs=0,12 x 30
PRs=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.
Proteus Ders Notları Mehmet BEKTAŞ
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:
Yukarıdaki devrenin girişine bir sinyal uygulayalım. t1 zamanında C kondansatörü boş olduğu için kısa devre gibi
davranacak, bundan dolayı diyodun anodu pozitif, katodu ise negatif olacaktır. Yani t1-t2 zamanları arasında diyot iletime
geçip kısa devre olacak, çıkış voltajı da 0V olacaktır. Bu arada C kondansatörü sanki girişe uygulanan sinyale paralel
bağlanacağı için giriş sinyalinin tepe değerine kadar dolacaktır. t2-t3 zamanları arasında devre girişinin a ucu negatif, b
ucu pozitif olacaktır. Bu durumda diyot açık devre olacaktır. Şimdi buraya dikkat edelim. Devrenin çıkışa bağlı b ucu
Proteus Ders Notları Mehmet BEKTAŞ
pozitif, a ucu negatif, C kondansatörünün a ucuna bağlı yeri bir önceki şarjdan dolayı pozitif, çıkışa bağlı ucu negatif
olacak. Yani giriş sinyali ile C kondansatörü üzerindeki şarj seri bağlı bataryalar olarak davranacaktır. Giriş sinyali ile
kondansatör üzerindeki voltajlar toplanacak
t2-t3 zamanları arasında çıkış voltajı,
Vo=(-Vi) + (-VC) olacaktır. C üzerindeki şarj giriş voltajına eşit olacağı için çıkış voltajı da t2-t3 zamanları arasında Vo=2 x
(-Vi) olacaktır. 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.
Kenet 2
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
elde
gerilim
edilir.
Kenetleme
devreleri
kullanılarak yapılan bir gerilim çoğaltıcı şekli aşağıda verilmiştir.
Tutumlu Aydınlatma
Ev ve büroların aydınlatılmasında kullanılan kızgın telli lambaların harcadıkları elektrik enerjisinin sadece
yüzde beş kadarı (% 5) ışık haline gelir !
-- Peki geri kalan % 95 oranındaki enerjiye ne olur ?
-- Ne olacak havayı ısıtır.
-- Yani zorlukla üretilen enerjinin % 95 oranındaki bölümü istemediğimiz halde havayı ısıtır.
İstenmeyen ısıtma enerjisinin, ışık için kullanılan enerjinin ondokuz (19) katı olduğuna dikkatinizi çekerim.
Elektrikle aydınlatmanın tarihinde, ışık veriminin yükseltilmesi için yapılan önemli bir aşama, uzun boru
şeklindeki camların içine çeşitli gazlar konarak yapılan gaz boşalmalı lambalardır. Bunların içinde en tanınmış
olanları da bildiğiniz gibi floresan lambalardır. Bunlarda bile verimin % 50 civarında olması ve şebekeyi
indüktif yüklemesi bir sorun olarak karşımıza çıkmaktadır.
Aydınlatmada diğer önemli bir gelişme ise yaklaşık 15 - 20 yıldır yaygınlaşan ve doğrudan E 27 duylarına
takılan küçük floresan lambalardır. Elektronik ateşleme düzenine sahip oldukları için dışarıda bir donanım
Proteus Ders Notları Mehmet BEKTAŞ
gerektirmeden, doğrudan duya takılan bu lambalar floresan ilkesine göre çalışırlar. Floresan lamba ile aynı
verime sahip olan bu lambalar,elektronik ateşleme devrelerinde gerekli önlemler alındığı için şebekeyi
indüktif olarak yüklemezler. Daha kullanışlı ve derli toplu şekillerinden ötürü kullanımları gittikçe artmakta, ve
hatta uzun boru floresanların pabucunu dama atacak gibi görünüyorlar idi. Evet "idi" yardımcı fiilinin kasten
kullandım. Çünki hepsinin üstüne yeni ve ışık verimi % 95 civarında olan bir sistem duruma hakim olmaya
baişladı.
Yeni sistemin adı LED aydınlatmadır. Bilindiği gibi LED önce kırmızı, sonra turuncu, sarı ve yeşil renkleriyle
yaklaşık 35 yıldır hayatımıza girdi. Ama bu renkler beyaz ışığı oluşturan mavi renk olmaksızın aydınlatmada
pek kullanılamadı. Mavi led hayatımıza 15 yıl kadar önce girdi ama fiyatların yüksekliği vb zorluklar yüzünden
aydınlatmada yaygın olarak kullanılamadı.
Yaklaşık 5 yıldır hayatımızda doğrudan beyaz ışık üreten LED var. Her zaman olduğu gibi önce fiyatı yüksek
iken, giderek düştü. Günümüz Türkiyesinde beyaz LED fiyatı ortalama 50 yeni kuruşun altına düşmüş ve daha
da düşeceğe benziyor. Gerçi bu ledlerin ışık akıları ve güçleri düşük. Ama bu malzemeden 20-30 tanesini
birarada kullanarak yüksek ışık elde edebiliyoruz. Yurdumuzun elektrik ve elektronik piyasasında 5-20 YTL
arasında satılan ve doğrudan E27 duyuna takılabilen ithal lambalar mevcut. Fiyatların yüksek oluşu
malzemenin az olmasından kaynaklanıyor. Bu lambaların ithal edilen miktarlarına bağlı olarak fiyat 2-4 YTL
düzeyine, hatta belki daha da aşağıldüşecektir.