Doğrultma (Regülatör) devreleri

Alternatif akımı uygun seviyeye getirerek doğru akıma dönüştürmek için doğrultma (regülatör) devrelerinden yararlanırız.

Elektronik devrelerin çalışması için akü, batarya, pil gibi doğru akım veren güç kaynaklarına ihtiyaç vardır. Ama ne var ki bu güç kaynakları, yüksek akımlı ve sürekli çalışan devreler için pek kullanışlı olmaz. Alternatif akım kaynağı olan şehir şebekesinden, doğru akım elde etmek daha akıllıca bir yöntem olacaktır.

Hepimizin sık kullandığı cep telefonu adaptörleri ve şarj cihazlarında bu yöntem kullanılır.

Doğru akımda pozitif ve negatif kutup uçları sabit olduğundan akımın yönü de sabittir. (Akımın yönü daima pozitif kutuptan negatif kutba doğrudur.) Alternatif akımda ise kutup uçları da sürekli yer değişir. Kutup uçlarının yer değişmesiyle akımın yönü de değişir. O halde alternatif akımı doğru akıma çevirmek için yapmamız gereken ilk şey akımın yönünün değişmesini önlemektir.

Yarım dalga doğrultma

Akım yönünün değişmesini önlemek için kullanılacak birinci yöntem devreye seri diyot bağlayarak tek yönlü akım geçişine izin vermektir. Bu yöntemin adı yarım dalga doğrultma işlemidir.

Aşağıdaki şekilde görülen tek diyot ile yapılan doğrultma işlemi buna örnektir. Diyotun Anot ucu pozitif, Katot ucu negatif kutup olduğu zamanlarda diyot doğru polarma altında olacağından iletimdedir, akım geçişine izin verilir. Tam tersi olduğu durumlarda ise diyot yalıtıma geçerek akımı keser. Böylece tek yönlü akım geçişi sağlanmış, kutup uçları değişmemiş olur.

Tam dalga doğrultma

Köprü diyot ile yapılan tam dalga doğrultma işleminde bir yönde akımı geçişine izin verme, diğer yönde akımı kesme yerine kutup uçları diyotlar vasıtasıyla uygun hale getirilir.

Yukarıdaki şekilde alternatif akım kaynağının üst ucunun pozitif kutup, alt ucunun negatif kutup olduğu durumda D1 ve D2 diyotları iletimde, D3 ve D4 diyotları yalıtımdadır. tam tersi olduğu durumda D3 ve D4 diyotları iletimde, D1 ve D2 diyotları yalıtımdadır. Dolayısıyla alternatif akım kaynağının kutupları değişse bile çıkış uçlarındaki kutup uçları sabit kalacaktır. Akım kesme işlemi yapılmadığından dolayı yarım dalga doğrultmaya göre daha stabil ve verimli olacaktır

Diğer bir tam dalga doğrultma yöntemi ise çift çıkışlı transformatör ve iki diyot kullanılarak yapılan işlemdir.

Yukarıdaki şekilde transformatörün çıkış sargıları birbirine seridir. İlk durumda transformatör çıkışı üst ucunun pozitif kutuplu olduğunu düşünürsek orta ucu; üst ucuna göre negatif kutuplu, alt ucuna göre pozitif kutuplu olacaktır. Bu durumda akım geçişi sadece D1 diyotu üzerinden olacaktır. Kutup uçlarının yer değişmesi durumunda ise transformatör çıkışı üst ucu negatif kutuplu olacaktır. Transformatör çıkışı orta ucu ise; üst ucuna göre pozitif kutuplu. alt ucuna göre negatif kutuplu olacaktır. Bu durumda ise akım geçişi D2 diyotu üzerinden sağlanacağından devre çıkışındaki akımın yönü değişmeyecektir. Akımın yönü değişmediğine göre kutup uçlarıda sabit olacaktır.

Kondansatörün doğrultma devresindeki görevi

Alternatif akım kaynağı olan şehir şebekesinden doğru akım elde edildikten sonraki aşama gerilim dalgalanmalarını önlemek olacaktır. İşte bu aşamada kondansatörün kısa süreli elektriği depolama özelliği kullanılır.

Yukarıdaki devrede çıkış gerilimi artarken çıkış uçlarına paralel bağlanan kondansatör şarj olur. Gerilim değeri tepe noktasına ulaşıp düşüşe geçtiğinde ise kondansatör üzerinde depolanan elektrik çıkışa aktarılır (kondansatör deşarj olur). Değişim bu şekilde sürekli tekrar edeceğinden çıkış uçlarından daha doğrusal bir gerilim alınır.

Çıkış gerilimini regüle etme

Her ne kadar doğrultma işlemi yapılarak gerilim dalgalanmaları büyük bir miktar önlenmiş olsa da çıkıştan alınan gerilim hala düzensiz ve gürültülüdür.

Gerilim seviyesinin düzensiz olduğu aralıklarda akım geçişine izin verilmeyerek çıkış gerilimi sabitlenebilir. Zener diyot vasıtasıyla regüle işlemi yapılabildiği gibi hazır regülatör entegreleri de kullanılabilir.

Örneğin aşağıdaki devrede regüle işlemi 7805 entegresi kullanılarak yapılmıştır.

Son olarak yukarıdaki devrenin analizini yapmak bir nevi öğrendiklerimizi tekrar etmek olacağından devreyi beraber inceleyelim.

• İlk etapta 220V AC şebeke gerilimi, transformatör vasıtasıyla 12V AC gerilime dönüştürülüyor.
• 4 adet 1N4007 ile yapılan köprü diyot devrede tam dalga doğrultma işlemi yapıyor.
• 1000uF (25V) kondansatör ise dalgalı çıkış gerilimini daha doğrusal hale getiriyor.
• 7805 entegresi 14V civarındaki regüle edilmemiş gerilimi, 5V gerilim seviyesinde sabit tutuyor.
• Çıkışta bulunan 100uF (16V) kondansatör ise gürültüyü önleyerek çıkışı daha stabil hale getiriyor.

Şimdilik bu kadar..