Regülatörün kelime anlamı düzenleyicidir.
Bu deyim, bir doğrultucu için kullanılırsa:
“Çıkış gerilimi veya akımını belirli bir değerde sabit tutan devre” anlamına gelir.
Regüle işlemi genel olarak bütün devrelerde kullanılan bir sistemdir. Ayrıca güç elektroniğinde, güç kaynağı ve besleme sistemleri gibi amaçlı kartlarda doğrultma işlemi kullanılmaktadır.
Regüle devreleri ile alternatif akım kaynağı (AC), doğru akım kaynağı (DC) şekline dönüştürülebilir.
Güç kaynaklarının çıkış gerilimlerini sabit tutma işlemine de regülasyon denir.
Regüle Devresi Nasıl Yapılır?
Regüle, diğer adı ile Doğrultmaç devresini yapmak oldukça kolaydır. Çünkü kullanılan malzemeler temel elektroniktesıkça kullanıldığı için bulunması ve kullanılması oldukça basittir.
Regüle devresi yapmak istiyorsanız aşağıdaki elemanları temin etmeniz gerekir.
2. Diyot
3. Kondansatör
Bu üç temel eleman yardımı ile AC gerilim DC gerilime dönüştürülerek elektronik devrelerde istenildiği gibi kullanılabilir.
Şimdi aşağıda yer alan 3 farklı doğrultmaç tipini örnek devre uygulamaları ile gösterelim
Yarım Dalga Doğrultmaç
Tek diyot ile yapılan doğrultma türüdür. Bu yöntem ile amaca göre Sinüsoidal dalganın negatif yada pozitif alternansı kırpılarak yapılır. Aşağıdaki resimde negatif alternansı kırpılmış bir grafik görmektesiniz.
Yarım dalga doğrultma işlemini elde etmek için aşağıdaki devreyi yapmak yeterli olacaktır. Devrede yer alan diyot‘un yarı iletken özelliği nedeniyle anot(+) kısmından akım geçerken katot(-) kısmında yalıtımda kalarak negatif alternansın kırpılmasına neden olur. Eğer diyot’un anot ve katot yönlerini değiştirerek devreye enerji uygularsak bu seferde pozitif kısmını kırparak negatif bölgede bir voltaj elde edilecektir.
Elde edilen ortalama DC gerilim ise Vdc= 0,318xVmax formülü ile elde edilir. Örneğin;
AC voltaj değeri (Vo) 16V olan bir yarım dalga doğrultmaç devresinin çıkışından elde edilebilecek DC voltaj değeri
Vdc=0,318×16= 5,088 dir.
Tam Dalga Doğrultucu
Tam dalga doğrultucu, yarım dalga doğrultucu yöntemine göre daha sık kullanılmaktadır. Bunun en büyük sebebi ise tam dalga doğrultmaçların daha kararlı bir çıkış vermeleridir. Tam dalga doğrultma işlemi iki farklı yöntem kullanılarak yapılabilir.
İki Diyotlu Tam Dalga Doğrultmaç
İsminden de anlaşılabileceği üzere iki diyot kullanılarak yapılan doğrultmaç türüdür. Kullanılan ikinci diyot sayesiyle yarım dalga doğrultucu işleminde kırpılan alternans alanı doldurularak tüm dalganın tek yönde olması sağlanır. Aşağıdaki resimde tam dalga doğrultma işlemi sonrasında gerçekleşen grafiği görebilirsiniz.
Aşağıdaki devrede ise iki diyotlu tam dalga doğrultmaç devresi yer almaktadır. Bu devreyi kısaca açıklayacak olursam. Bağlanan iki diyottan biri pozitif alternans kısmını diğeri ise negatif alternansını etkilemektedir. Pozitif kısımdaki diyot gerilimi etkilemezken, negatif alandaki diyot ise gerilimi ters çevirerek pozitif alanda bir gerilim elde edilmesine neden olur.
Elde edilen ortalama DC gerilim ise Vdc=0,636xVmax formülü ile elde edilir. Yani
Vo gerilimi 16V olan bir AC kaynağa tam dalga doğrultma işlemi uygularsak ortalama DC gerilim değeri Vdc=0,636×16=10,176V olarak bulunur.
Dört Diyotlu (Köprü Tipi) Tam Dalga Doğrultmaç
Köprü tipi doğrultma ise köprü tipi diyot olarak adlandırılan diyot türü kullanılarak yapılmaktadır. Bu yöntemin iki diyotlu tam dalga doğrultma yöntemi ile aynı çıkışları vermektedir. İki doğrultucu arasındaki farkı transformatörler belirler. İki diyotlu tam dalga doğrultmaç devresinde transformatör 3 uçlu (orta uca sahiptir) olması gerekirken, köprü tipinde 2 uçlu transformatör kullanılmaktadır.
Tam dalga doğrultma yöntemi, yarım dalga doğrultma işlemine göre daha sık kullanıldığı gibi Köprü tipi tam dalga doğrultma yöntemi de iki diyotlu tam dalga yöntemine göre daha sık tercih edilmektedir. Bunun en büyük nedeni ise filtreleme amaçlı kondansatör kullanıldığında elde edilen DC akımın iki diyotlu doğrultma yöntemine göre daha kararlı olmasıdır. Kısaca bu yöntem ile iki alternans ayrı ayrı doğrultulduğu için çok daha iyi bir DC akım elde edilir.
Aşağıda Köprü tipi tam dalga doğrultucu devresini görebilirsiniz.
Alternatif Akımı Doğru Akıma Dönüştürme
Bu yazıdaki son başlıkta ise alternatif akımı tam olarak nasıl doğru akım kaynağına dönüştürebileceğiniz hakkında olacak. Alternatif akımı doğru akıma dönüştürme işlemleri transformatör,doğrultma, filtreleme ve regüle işlemleri olarak 4 kısıma ayrılmaktadır. Transformatör ve doğrultma kısımlarını yukarıda açıkladım.
Yer yüzündeki en mükemmel DC kayak pil dir. Bundan dolayı elektronik elemanlar ile yapılan bu dönüştürme işlemlerinde pil gibi tam verime sahip doğru akım elde etmek imkansız olsa da bu dönüştürme işleminde özellikle regüle işlemi sonrasında gerçek anlamda DC kaynak elde edilebilir.
Filtreleme İşlemi
Kondansatörlerin en sık kullanıldığı amaçlardan biri de filtreleme işlemidir. Başka yöntemler ile de filtreleme yapılsa da ben bu yazıda kondansatör ile yapılanı anlatacağım. Aslında filtreleme işlemi oldukça kolaydır. Devredeki direncin yanına paralel bağlamak yeterlidir.
Filtreleme Sonrası Akım Kaynağı Doğrultma İşlemleri
Filtreleme yani kondansatör taktıktan sonra doğrultulan dalga daha kararlı bir DC kaynak haline gelecektir. Bu yeni dalgayı ölçmek için kondansatörün çıkışını osiloskop ile ölçmek yeterlidir.
Aşağıdaki grafikleri incelediğiniz de doğrultmaç türlerinde kondasatör ile filtreleme yapıldığında elde edilen doğru akım eğrilerini görebilirsiniz. Aşağıdaki dalgalardan da anlaşılacağı gibi köprü tipi tam dalga doğrultmaç yöntemini kullanarak gerçeğe yakın bir doğru akım kaynağı elde edilebilir.
Doğru Akım Kaynağı Elde Etmek İçin Regüle İşlemi Yapma
İki tip doğrultma işlemlerin de görüldüğü üzere 0,318 katsayısı nedeniyle elde edilen gerilimler küsuratlı çıkmaktadır. Ayrıca devrede AC kaynağı doğrultmaç yeterli olmayabilir çünkü devrede istenilen voltaj değeri 3,2 – 5,6 – 8 – 12,5 Volt gibi ara değerler olabilir. Böyle durumlarda regülatör diye tabir edilen entegreler kullanılması gerekebilir.
