elgir_YI2S3 - aliosmanatik.com.tr

Elektroniğe Giriş 2007-2008 Bahar
2.Yıliçi-3.Soru-Çözüm
Soru-3 Şekil-3’teki devre kullanılarak
VO=9V IRYmax=0.5A’lik bir güç kaynağı
tasarlanacaktır. Devredeki zener diyot
regülasyon amacıyla kullanılmaktadır.
Kondansatör uçlarındaki gerilimin
dalgalılığı zener diyot tarafından azaltılarak
çıkışa yansıtılmaktadır. Zener diyotun zener
bölgesinde kalması için gerekli minimum
zener diyot akımı 0.1mA’dir. Tranzistorun
Şekil-3
akım kazancı F=100’dür, baz emetör gerilimi
VBE0.8V’tur. Transformatörün çevirme oranı n=13’tür. Diyot iletim gerilimleri VD=0.8V olarak alınabilir.
Kondansatör geriliminde (VC) maksimum %5’lik dalgalanma istenmektedir (bu dalgalılığa karşılık VO
gerilimindeki dalgalılık çok düşük olur).
a) Zener diyodun VZ zener gerilimini, C kondansatörünün ve RS direncinin değerlerini bulunuz. (15Puan)
b) Zener diyodun dayanması gereken güç değerini bulunuz.(5Puan)
c) Diyotlardan birinin bozularak açık devre olması durumunda VO gerilimindeki dalgalılığın maksimum değeri
yaklaşık olarak ne olur. (10Puan) Not: IRYmax aynı kalacaktır.
Çözüm:
a) Trafonun toplam sekonder gerilimi:Vs(genlik)=Vp(genlik)/n=311/1324
Trafonun sekonder tarafı çift sargılı olduğundan; Vs1(genlik)=Vs2(genlik) 12V
Kondansatörün üzerindeki gerilimin maksimum değeri: Vcmax=12-VD=11.2V
Kondsatör geriliminin maksimum dalgalılığı %5 olarak verilmiş dolayısıyla: Vcmin=11.2-11.2x0.05=10.64V
Kondansatörün sağına (yani Ry yüküne doğru) bakıldığında derslerde dalgalılık formülünde görülen R
büyüklüğü elde edilir. Bu R büyüklüğünün minimum değeri maksimum dalgalılığa (bu örnekte %5) sebep
olacaktır. Sağa doğru baktığımızda gördüğümüz minimum direnç (görünen direnç kavramından hareketle)
Vc gerilimininin (maksimum değerinin) sağ tarafa doğru çekilen maksimum akıma bölünmesiyle elde edilir.
Rmin=Vcmax/IRYmax=11.2V/0.5A=22.4A
(Rmin hesabında zener diyot akımı 0.5A’den çok küçük olduğu için ihmal edildi.)
%dalgalılık formülü: %Vr=T/(2RminC)=20mSn/(2x22.4xC)=0.05  C9mF
Bu ifadede T şebeke geriliminin peryodudur.
Zener diyodun gerilimi çıkış gerilimine VBE geriliminin eklenmesiyle bulunur.
VZ=VO+VBE=9.8V
Rs direncini belirlenirken en kötü durumda dahi tranzistorun baz akımını ve zener diyodun zener
bölgesinde kalması için gerekli minimum akımı sağlayacak şekilde değeri seçilmelidir. Bundan dolayı bir
maksimum Rs değeri oluşur. Rs bu değerden bir miktar küçük alınabilir. Ama maksimum değerden ne
kadar küçük alınırsa devrede o kadar çok gereksiz güç kaybı oluşur.
Rs için en kötü durum VCmin ve IRYmaks durumunda oluşur. VCmin Rs üzerindeki akımın azalmasına sebep
olurken IRYmaks durumunda gerekli IB+IZ akımı ihtiyacı maksimuma çıkar.
IRYmaks=0.5A IBmaks=5mA
IZ=IZmin=0.1A
IRs=IBmaks+IZmin=5.1mA (IRS akımı her zaman en az bu kadar akım temin edebilmelidir. Aksi takdirde
devrenin regülasyon yapamadığı durumlar oluşur.)
Rs=(Vcmin-Vz)/IRs=(10.64 - 9.8)/5.1mA=165Ohm Rs
 165 Ohm
b) Rs üzerinde maksimum gerilim oluşup tranzistorun bazından minimum akım çekildiğinde (minimum baz
akımı çıkışta yük olmayabileceği gözönüne alındığında 0’dır) Iz akımı dolayısıyla Pz maksimum olur. Rs
üzerinde maksimum gerilim Vcmaks durumunda oluşacaktır (Rs’nin diğer bacağı Vz gerilimine dolayısıyla
sabit 9.8V’a bağlıdır).
VRSmaks=RsxIRSmaks=(Vcmaks-Vz)  IRSmaks=(Vcmaks-Vz)/Rs=(11.2 - 9.8)/165= 8.5mA=Izmaks
 Pzmaks= IzmaksxVz=8.5mAx9.8V=83mW
c)Diyotlardan biri bozulup açık devre olduğunda doğrultucu devre tek yollu doğrultucuya dönüşür
(sekonder-sargılardan biri devre dışı kalır ama devrede kalan diğer sekonder-sargıdan dolayı Vcmaks
11.2V olmaya devam eder). Tek yollu doğrultucularda dalgalılık çift yolluya gore iki katına çıkar (dalgalılık
formülünde paydada 2 katsayısı bulunmaz).
 %Vr2=T/(RminC)=20mSn/(22.4x9mF)=0.1
 Vcmin2=Vcmaks-Vcmaksx0.1=10.08V
Devre çift yollu doğrultucuya göre tasarlandığı için tek yollu doğrultucu olarak çalışma durumunda Vo
çıkış geriliminde dalgalılık oluşur. Bu dalgalılık Vcmaks dolayısıyla değil Vcmin dolayısıyla oluşur (zaten
Vcmaks değerinde herhangi bir değişiklik söz konusu değildir). Vcmaks durumunda çıkış gerilimi yine 9V
olarak kalır. Ama Vcmin durumunun irdelenmesi gerekir. İrdeleme için en kötü durum düşünülmelidir. Bu
durum ise çıkıştan IRYmaks=0.5A çekilmesidir.
Vz2=VB2=Vcmin2-IRsxRs=Vcmin2-IBmaksxRs=10.08-5mAx165=9.25V (Bu gerilim değeri Vz=9.8V’tan
küçük olduğu için zener diyot zener bölgesinde çalışamaz ve dolayısıyla regülasyon yapamaz.)
Vomin=9.25-0.8V 8.5V
Dalgalılık(Vo)
9V-8.5V0.5V