Yarım Dalga Doğrultucu Devresi

Güncelleme 14/11/2024

Şehir şebekesi 220 V’tur. Elektronik kısmı bulunan cihazlara gelen şehir akımı, cihazdaki transformatör de gerekli olan gerilim değerine(5, 12, 24 V gibi) düşürülür. Daha sonra doğrultma işlemi yapılır.

3 tip doğrultucu devresinden söz edebiliriz. Yarım dalga doğrultucu, tam dalga doğrultucu ve köprü tipi tam dalga doğrultucu.

Yarım dalga doğrultma devresi

Yarım dalga doğrultma devresinde Şekilde görüldüğü gibi yalnızca bir adet diyot kullanılır.
R direncinin pozitif kutbunun hangi tarafta olması isteniyorsa o tarafa bir diyot konularak yarım dalga doğrultucu elde edilmiş ve o yön pozitif kutup yapılmış olur.

Yarım dalga doğrultma devresinin Çalışması:

•  Transformatör primer sargısına 220 Volt şehir gerilimi uygulansın Sekonderinde Şekil 1(b) ‘deki gibi bir AC gerilim oluşacaktır.
•  Transformatör sekonder geriliminin pozitif alternansında (yarı periyodunda), şekilde işaretlenmiş olduğu gibi, sargının üst ucu pozitif (+) olsun,
•  Bu durum da, diyot doğru polarmalı olacağından, iletime geçer.
•  Şekil 1 (d) ‘de görüldüğü gibi devreden darbeli bir akım akar.
•  Böylece transformatör sekonderinde üretilen AC gerilimin bir alternansı R_L yüküne uygulanmış olur.
•  Diğer alternansta ise, transformatörün üst ucu “-” olacağından diyoda ters polarma uygulanacak ve diyot iletime geçmeyeceğinden devreden akım akmayacaktır. Şekil 1(c) ve (d).
•  Sonuçta R_L yük direncinden,  aynı yönde fakat darbeli bir DC akım akmaktadır.
•  Akım pozitif (+) uçtan, negatif (-) uca doğru aktığı prensibine uygun olarak, R_L üzerinde de akım yönünü belirten (+) ve (-) işaretleri konmuştur. Şekil 1(a)

NOT:
Burada şu hususa dikkat etmek gerekiyor:
Şekil 1(a) transformatör sekonderinin bir ucu “+” diğer ucu “-” olarak gösterilmiştir. Aslında, transformatör sargısının bir ucu (+) iken diğer ucundaki gerilim Sıfırdır (0)
Neden “+” ve “-” konuyor?
Akım “+” dan “-” ye doğru akar, tanımı yerleşmiş olduğundan, bir benzetme olarak transformatör uçları da “+” ve “-” olarak işaretlenmektedir.

Şekil 1 – Yarım dalga doğrultma devresi
a) Devrenin kuruluşu
b) Transformatör sekonder gerilimi
c) R_L yük direnci üzerindeki gerilim
d) R_L yük direnci üzerinden akan akım

Yarım Dalga Doğrultma Devresindeki Gerilim ve Akım Bağıntıları

Şekil 1 ‘den takip edilirse:
Bilindiği gibi, şehir gerilimi, Şekil 1(b) ‘deki gibi alternatif bir gerilimdir. AC bir voltmetre ile ölçüldüğünde 220V ölçülür. Bu değer şehir geriliminin efektif değeridir. Normal ölçü aletleri efektif değer ölçer.
AC gerilimin efektif değeri ile tepe (pik) değeri arasında şu bağıntı vardır:
V_ef = 0,707 Vm

V_m = (1 / 0,707)*V_ef         veya        V_m = 1,41V_ef
Bu bağıntıya göre şehir geriliminin tepe değeri: V_Şm = 220*1,41 = 285,7 Volt ‘tur.
Transformatör sekonderinde ölçülecek gerilim de yine efektif değerdir.
Şekil 1(a) ‘da bu değer: V_ef = 12V olarak gösterilmiştir.
R direnci uçları arasına bağlanan DC voltmetre ortalama değer ölçer.
Buna “yük ortalama gerilimi (V_Lor)” diyelim:

V_Lor = 0,45    V_Tef = 0,318V_Tm  ‘dir.
Aslında, V_Lor değeri 0,45V_Tef değerinden biraz küçüktür. Çünkü diyor üzerinde de biraz gerilim düşümü olmaktadır. Ama bu, küçük değerli bir gerilim olduğundan ihmal edilebilmektedir.
V_Lor gerilimi ve R_L yük direncine bağlı olarak, yükten, I_Lor gibi bir yük ortalama akımı akar. Bu akımın değerini, seri bağlanan bir DC ampermetreden okumak mümkündür.
Yük ortalama akımı: I_Lor = V_Lor/R_L  ‘dir.

Şu iki noktaya dikkat edilmelidir:

1. Diyodun dayanabileceği ters yön gerilimi
2. Diyottan geçirilebilecek olan doğru yön akımı

Örnek olarak, doğrultucularda en çok kullanılan 1N4001 diyodunu alalım.
Bu diyodun ters yön gerilimi: 50V ‘tur.
Geçirilebileceği maksimum doğru yön akımı: 1000mA ‘dir.
1N4001 diyodunun ters yön gerilimi, devrede iletimin olmadığı durumda diyoda gelen 12 VTsef gerilimine göre çok toleranslıdır.
Doğru yön akımı da öyledir.
Bu duruma daha küçük değerli bir diyotta seçilebilecektir.
Seçimde çok kesin sınırlar yoktur. Tepe değerinin 2 – 2,5 katı değerlere sahip bir diyot yeterli olabilir.
Seçim için katalog değerlerinden yararlanılır.

	1N 4001	1N 4002	1N 4003	1N 4004
Dayanma gerilimi (V)	50	100	150	200
Dayanma akımı (A)	1	1	1	1

Gerilimin tepe değeri ve etkin değeri

Bir AC üreteçten çıkan gerilimin, çıkabildiği maximum voltaj noktasına o gerilimin maksimum değeri denir ve V_max veya V_tepe ile gösterilir. Bu gerilimin bir de DC karşılığı değeri vardır. Etkin değer dediğimiz bu değer tepe gerilimi √2  ye bölünerek bulunur. AC voltmetreler gerilimin etkin değerini gösterirler. Etkin değer V_eff  veya V_rms ile gösterilir.
Diyotlar üzerinde de bir gerilim oluşur bu gerilim silisyum diyotlarda 0,7 V’tur. Yani kaynaktan çıkan gerilimin 0,7 V’u diyotlar üzerinde harcanır. Aksi belirtilmedikçe bu 0,7 V hesaplamalarda dikkate alınır.
Üreteçten çıkan gerilim V_rms  ise direnç uçlarından alacağımız gerilim değeri aşağıdaki gibi olacaktır.
V_DC = V_rms .√2/π
Burada diyotlar üzerindeki gerilimi de hesaba katarsak,
V_DC = V_rms .√2  – 0,7/π

Yarım dalga doğrultucu örnek sorular

Soru : AC voltaj değeri (Vo) 16V olan bir yarım dalga doğrultmaç devresinin çıkışından elde edilebilecek DC voltaj değeri nedir ?

Cevap : DC gerilim  Vdc= 0,318xVmax formülü ile elde edilir.

Vdc=0,318×16= 5,088 dir.

Soru :
Bir transformatörden çıkan gerilim 157 V’tur. Bu gerilimin R = 25 Ω luk direnç üzerindeki ortalama gerilim ve akım değeri ne olur.

Çözüm:
Gerilimin tepe değeri verildiğinden V_tepe  gerilimini bulmak zorunda kalmayacağız. Aşağıdaki gibi direnç üzerindeki ortalama gerilimi bulabiliriz.
V_R = V_DC =V_tepe – 0,7 /π
V_R = 157 – 0,7 / 3,14
V_R = 156,3 / 3,14
VR = 49,77
VR ≅ 50 V
Ortalama akım değeri I_R  ise
IR = IDC =V_ort/R
IR=50/25
IR = 2 A bulunur.