Kondansatörlü Filtre

Kondansatöre gerilim uygulandığında, plakaları arasında, uygulanan gerilime eşit bir gerilim oluşur. Bu gerilim oluşuncaya kadar, devreden giderek azalan bir akım akar.
Bu olaya Şarj etme (yükleme) işlemi denmektedir.

Kondansatör şarj olduktan sonra uçları arasına bir direnç bağlanırsa o direnç üzerinden de boşalır (deşarj olur).

Kondansatörlü filtrelerde, kondansatörün şarj-deşarj özelliğinden yararlanılmaktadır.

Şöyle ki:
Şekil 1 ‘de, kondansatörün filtre görevi yaptığı köprü tipi bir doğrultucu ve dalga şekillerindeki değişim gösterilmiştir.

Şekil 1(a) ‘da doğrultucu girişine, tepe değeri, Vm=14V olan bir AC bir gerilim uygulanmıştır. Şekil girişinde gösterilmiş olan 10V AC efektif değerdir. Bilindiği gibi AC ölçü aletleri efektif değerleri göstermektedir.

Kodansatör bir anahtar yardımı ile devreye sokulup çıkarılabilmektedir.

Şekil 1(b) ‘de kondansatörsüz doğrultucu çıkışındaki, yani anahtar açık haldeki, RL yük direnci üzerinde oluşan alternanslar görülmektedir.

 


Şekil 1 – Kondansatörlü filtre ve gerilimdeki değişimler

 

 

Kondansatörün Bağlanması Halinde

 

Şarj İşlemi:

İlk alternansta kondansatör şarj olur.
Şarj işlemi, Vm tepe değerine, yani 14V ‘a kadar devam eder.

Deşarj İşlemi:

İlk alternans gerilimi inişe başladığı zaman, kondansatör de RL yük direnci üzerinden deşarja başlar. Deşarj nedeni ile, kondansatörün ve dolayısıyla da RL yük direncinin uçları arasındaki gerilim,maksimum değerden başlayarak yavaş yavaş düşer. Kondansatör ne kadar büyük olursa, gerilimdeki düşme o oranda az olur.

Bir yandan kondansatör gerilimi düşerken, öbür taraftan, ikinci alternansın gerilimi yükselmektedir.
Kondansatörün deşarj işlemi, “VD” deşarj gerilimi, ikinci alternans gerilimine eşit oluncaya kadar devam eder.
Bu eşitlikten sonra, kondansatör ikinci alternans geriliminin tepe değerine kadar tekrar şarj olur. Bu alternansın gerilimi de tepe değerinden düşmeye başlayınca, kondansatör de deşarja başlar. Ve bu olay tekrarlanarak devam eder.

Ripl gerilimi:

Kondansatörün sürekli olarak şarjı ve deşarjının etkisiyle, RL yük direnci uçları arasında Şekil 1(d) ‘de görüldüğü gibi dalgalı bir gerilim oluşur. Bu dalgalanmaya Ripl (Ripple) denir.
Gerilimdeki dalgalanma miktarı da “Vr” Ripl gerilimidir.

Burada iki önemli hususa dikkat etmek gerekir:
  1. Kullanılan kondansatörün kapasitesi (C) ne kadar büyük olursa çıkıştaki dalgalanmada (Ripl) o kadar az olur.
  2. Kondansatör gerilimi, Ripl gerilimi kadar düşerse VD değerine gelinceye kadar geçen zaman içerisinde, AC devresinden ve dolayısıyla da diyotlardan akım akmaz.

Bunun nedeni,
Kondansatör deşarja başladığında, Şekil 1(c) ‘den de görüldüğü gibi, AC alternansı maksimumdan sıfıra kadar inmekte ve tekrar yükselerek VD değerine geldiğinde kondansatör gerilimine eşitlenmektedir. Bu zaman aralığında, kondansatör gerilimi AC gerilimden daha büyük olduğundan diyotlardan akım akışına engel olmaktadır.

Ancak V değerinden sonra, AC gerilim kondansatör geriliminden daha büyük olduğundan, Şekil 1(e) ‘de görüldüğü gibi diyotlardan akım akmaya başlamakta ve kondansatörde tekrar şarj olmaktadır.

Diyottan akım akışı AC gerilimin Vm tepe değerine ulaşmasına kadar devam ettiğinden bu akıma diyot akımı denir.

Kondansatörlü filtrenin dezavantajları:

Diyottan bu şekilde darbeli akımın akışı diyodu yıpratacaktır. Bu durum, kondansatörlü filtre için önemli bir sakınca teşkil etmektedir.

Kondansatörlü filtrenin avantajları:

Kondansatörlü filtrenin şu iki avantajı vardır.

  1. Bir miktar ripl olsa da, düzgün bir DC gerilimin elde edilmesini sağlar.
  2. Kondansatörsüz hale göre büyük DC gerilim elde edilmesini sağlar.

Şekil 1(a) çıkışında, gösterilmiş olduğu gibi anahtar kapalı iken, yani kondansatör devrede iken, voltmetre ile VCM=14V okunmaktadır. Bu değer AC gerilimin maksimum değeridir.

AC gerilimin maksimumu şöyle bulunmaktadır:

Vm = Vef/0,707  =  10/0,707 =1,414*10 =14,14 =≈ 14Volt

DC voltmetreden okunan değer, aslında tam 14 Volt değildir. Nedeni de, her ne kadar kondansatör tepe değerine şarj olsa da, bir taraftan da  yük direnci üzerinden deşarj olmaktadır. Yani gerilimi Vr ripl gerilimi kadar düşmektedir. Voltmetre bu ani şarj ve deşarj olayını gereği gibi takip edemeyeceğinden orta noktalarda bir yerde duracaktır.
Ancak Vr deşarj miktarı küçük olduğundan, Voltmetre 14V ‘u gösteriyor denebilecektir.

Çıkış gerilimi hassas olarak şöyle hesaplanır:

Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi çıkış geriliminin, maksimum ve ortalama değerlerine, sıra ile VRLmak, VRLordiyelim. Ripl gerilimi de Vr olsun.

VRLor = VRLmak – (Vr / 2) ‘dir

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Yük akımına (IRL), AC frekansına (f) ve kondansatör kapasitesine (C) bağlı olarak Vr ripl gerilimi şöyle hesaplanmaktadır: Vr = IRL / FC

VRLmak değeri AC gerilimin Vm maksimum değerine eşittir.
Bu durumda;

VRLor = Vm – (IRL / 2FC) olur.

Bu bağıntıda, C farad, IRL amper, f Herz olarak yazılır.

Eğer, çıkışta kondansatör bağlanmamış olsaydı DC ölçü aleti ile, RL uçları arasında ölçülecek olan gerilim şu ortalama değerde olacaktı.

Vor = 0,637 Vm bağıntısına göre: Vor = 0,637*14 = 9Volt

Vor = 9V değeri de, yine Şekil 1(a) ‘da voltmetre üzerinde gösterilmiştir.

Benzer Yazılar

YAZAR : Admin

Elektronik Mühendisi / E.Üni. Kalibrasyon Lab. Sorumlusu / Biyomedikal Kalibrasyon Laboratuvarı Sorumlu Müdürü (Sağ.Bak.) / X-Işınlı Görüntüleme Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) / Ultrason-Doppler Sistemleri Test Kontrol ve Kalibrasyon Uzmanı (Sağ.Bak.) - Hatalı veya kaldırılmasını istediğiniz sayfaları diyot.net@gmail.com bildirin

BU YAZIYI DA İNCELEDİNİZ Mİ ?

Kondansatör Nerede Kullanılır ?

Kondansatör bir devrede kuplaj görevi yaparken bir başka devrede belli bir frekans bandını bastırıyor ya …

Bir cevap yazın