• Gerilim Çoklayıcılar

    Gerilim Çoklayıcılar
    Gerilim çoklayıcılar, üretilen DC gerilimi, kondansatörler yardımıyla büyülten devre düzenleridir. Büyük gerilim ve küçük akımlara ihtiyaç duyulan devrede kullanılır.
    Büyük gerilimleri koruyabilmek için ve "+" , "-" kutupları belirleme bakımından elektrolitik kondansatörlerden yararlanılır.
    Ancak, kondansatörler zaman içinde deşarj olduğundan, gerilim çoklayıcılar AC gerilimin giriş yaptığı müddetçe hizmet verirler. Yani, bir pil veya akümülatör gibi değildirler.
    Değişik gerilim çoklayıcılar üretilebilmektedir:


    • Gerilim ikileyiciler
    • Gerilim üçleyiciler
    • Gerilim dörtleyiciler
    • Gerilim n 'leyiciler


    Gerilim İkileyici
    Gerilim ikileyiciler, Şekil 5.25(a) 'da görüldüğü gibi iki diyot ve iki kondansatörden oluşmaktadır.
    Kondansatörler birbirine seri ve yük direncine paralel bağlı olduğundan, şarj gerilimleri toplamı AC gerilimin tepe değerinin iki katı olmaktadır.
    Kondansatörler ihtiyaca göre 50-500 µF arasında seçilebilmektedir. Kapasite büyüdükçe daha kararlı bir çalışma sağlanmaktadır.
    Gerilim İkileyicinin Çalışma Prensibi:

    Gerilim ikileyicilerin çalışması üç aşamada tamamlanır:
    1. AC gerilimin pozitif ilk alternansında: Şekil 5.25(b) 'deki gibi, A girişi (+), B girişi (-) olduğundan, D1 diyotu iletime geçmekte ve devre C1 kondansatörü üzerinden tamamlanmaktadır. Böylece C1 kondansatörü AC gerilimin tepe değerine eşit gerilimle şarj olur. Kondansatörün (+) ve (-) kutupları şekilde görüldüğü gibidir.
    2. AC gerilimin negatif alternansında: Şekil 5.25(c) 'de görüldüğü gibi, B girişi (+), A girişi (-) iken D2 diyotu iletime geçmekte ve C2 kondansatörü şarj olmaktadır. C2 kondansatörünün kutupları da şekilde görüldüğü gibidir.
    3. AC gerilimin ikinci pozitif alternansının düşüşe geçişi sırasında: Kondansatörler Şekil 5.25(d) 'de görüldüğü gibi RL yük direnci üzerinden deşarj olur.
      Şarj akımını sınırlamak için girişe 50-100 Ohm arasında bir Rs direnci bağlanabilir.


    Şekil 5.25 - Tam dalga gerilim ikileyici (Duplör)
    Kondansatörlerin iki ucu arasındaki gerilim:

    Bilindiği gibi, AC ölçü aletleri efektif değerleri ölçer.
    Örneğin, bir AC ölçü aleti ile ölçülerek 220V 'un maksimum değeri;
    Vm=1,414*Vef bağıntısına göre, Vm=1,414*220=311,08V 'tur.
    Kondansatör de tepe değeri ile şarj olduğundan, şehir gerilimi ile şarj olan bir kondansatörün iki ucu arasında 311,08 Volt bulunur.
    Böylece gerilim ikileyicinin çıkışında: VL = 2*311,08 = 622,16Volt olur ...
    Ancak, kondansatörlerin çabuk deşarj olmaları nedeniyle C kapasitesinin büyüklüğüne göre, AC gerilimin efektif değeri ile ortalama değerinin iki katı arasında değişen bir DC gerilim üretir.
    Örneğin; girişte220V AC gerilim varsa, büyük kondansatör ile,
    VDC = 2*Vef = 2*220 = 440Volt,
    kondansatör küçükse,
    VDC = 2*Vor = 2*198 = 396Volt seviyesinde DC çıkış alınır.
    RL yük direnci büyükse de şarj yavaş, RL küçükse deşarj çabuk olur.
    Kondansatörlü gerilim çoklayıcıların dezavantajları:
    1. Yukarıda belirtildiği gibi, üretilen DC gerilim ve akım kondansatörlerin kapasitelerine ve RL direncine bağlı olarak çok değişmektedir.
    2. İzolasyon sorunu nedeniyle kaçaklar fazla olmaktadır.
    3. Etraftaki statik elektrik yüklerinden etkilenmektedir. Bu nedenle fazla ancak, küçük akım ihtiyacı olan devrelerde yararlı olabilmektedir.
    Diğer önemli bir hususta topraklama konusudur. Elektronikte devre elemanlarının ortak noktaları genellikle şaseye bağlıdır. Şase topraklanmışsa, şaseye herhangi bir kaçak halinde hayati tehlike oluşabileceği gibi, gerilim çoklayıcının çalışma düzeni bozulur.


    Gerilim Üçleyici
    Gerilim üçleyici devresi Şekil 3.57 'de görüldüğü gibi oluşturulur.
    Çalışma prensibi:

    B girişi pozitif (+) olduğunda, yani AC alternansı D2 ve D3 diyotlarını iletime geçirdiğinde C1 ve C3 kondansatörleri Vm tepe değeri ile şarj olur.
    Diğer alternansta ise, C1, D1, D1 üzerinden devre tamamlanır. Ve bu iletim yolu üzerinden C1 kondansatörü de deşarj olur. Dolayısıyla C2 kondansatörü iki tepe değerine (2Vm) eşit gerilimle şarj olur.
    Böylece birbirine seri bağlı bulunan C2 ve C3 kondansatörlerinin iki ucu arasında, yani RL yük direnci uçları arasında "3Vm" değerinde gerilim oluşur.
    RL üzerinden deşarj hesaplamalar, gerilim ikileyicilerin benzeridir.

    Gerilim Dörtleyici

    Gerilim dörtleyicide diyot ve kondansatörlerin bağlantıları Şekil 5.27 'de gösterildiği gibi yapılır.
    Gerilimin dört katına ulaştırılma işlemi üç aşamada gerçekleşir:
    1. Aşama:
      Giriş AC geriliminin ilk yarı periyodunda, A girişi pozitif (+), B girişi negatif (-) olsun. Devre, C2 kondansatörü ve D3 diyodu üzerinden tamamlanır. C2 kondansatörü Vm tepe değeri ile şarj olur.
    2. Aşama:
      İkinci yarı periyotta, A girişi "-", B girişi "+" olur.
      B, D2, C1, A devresinde C1 kondansatörü Vm ile şarj olur. Aynı anda, gerilim kaynağının, C2 'nin, D4 'ün ve C3 'ün bağlantısı şöyle olmaktadır.
      Şeklinden de anlaşılacağı gibi, C2 daha önce şarj olduğundan, gerilim kaynağının A-B çıkışıyla seri bağlı bir kaynak durumundadır. Dolayısıyla, C4 2Vm ile şarj olmaktadır. Ve bu sırada da C2 de şarj olur.
    3. Aşama:
      Üçüncü yarı periyotta, A girişi "+", B girişi "-" olur.
      Bu safhada da, C1 kondansatörü, gerilim kaynağı ile seri bağlı hale geçer ve A, C1, D1, C3, B devresi üzerinden deşarj olur. Bu sırada C3 kondansatörü de 2Vm ile şarj olur. Ve aynı zamanda C2 kondansatörü de tekrar Vm ile şarj olur.
      Üçüncü yarı periyot sonunda; C3 ve C4 kondansatörleri 4Vm değerinde şarj olmuş olur. Üçüncü yarı periyodun tepe değerinden itibaren C3 ve C4 kondansatörleri, RL yük direnci üzerinden deşarj olmaya başlar. Bu durum C3 ve C4 'ün tekrar şarjına başlayıncaya kadar devam eder. Bu zaman aralığı uzun olmadığı için, C3 ve C4 tam deşarj olmayacaktır.
      Böylece, bir yandan şarj işlemi olurken diğer yandan deşarj işlemi gerçekleştirilerek "0,637*4Vm" ye yakın sürekli bir DC gerilim sağlanır.

    Şekil 5.27 - Gerilim dörtleyici

    Gerilim N 'leyici
    Şekil 3.59 'da verilmiş olan devre ile şekil üzerinde gösterilmiş olduğu gibi, 2Vm, 3Vm, 4Vm, 5Vm, 6Vm, değerleri elde edilebilmektedir.
    Kondansatör ve diyot zinciri ne kadar uzatılırsa o kadar katlı Vm gerilimini oluşturmak mümkündür.
    Böyle büyük gerilimler oluşturmanın en büyük riski, yük direncinin fazla küçük kalması ihtimalidir. Yük direncinin dayanabileceğinden daha büyük gerilim üretmemek gereklidir.

    Şekil 3.59 - Gerilim n 'leyici
    Devrenin Çalışması:
    1. A girişi pozitif olsun: D1, diyodu üzerinden C1 kondansatörü Vm ile şarj olur.
    2. B girişi pozitif olduğunda: C1, D2, C2 üzerinden devre tamamlanır.
      C1 daha önce Vm ile şarj olduğundan, C2 üzerinden deşarj olarak ikinci bir kaynak görevi yapar ve C2 kondansatörü 2Vm ile şarj olur.
    3. A girişi tekrar pozitif olduğunda: C1 kondansatörü, D1 diyodu üzerinden tekrar Vm ile şarj olur. C2 kondansatörü 2Vm ile şarjlıydı, D3 üzerinden deşarj olarak C3 'ü 2Vm ile şarj eder. Bu sırada D1 diyodu kaynağı kısa devre ettiğinden kaynağın C3 şarjı üzerinde etkisi yoktur.
    İkinci pozitif alternansta, B-F noktaları arasında, C1 ve C3 'ün şarjı sonucu 3Vm 'lik bir gerilim oluşur.
    Böylece devam ederek, her bir alternansta, sıra ile C4, C5, C6, ..... kondansatörleri 2Vm ile şarj olur ve başlangıç noktasından 4Vm, 5Vm ve devamı gerilimler oluşur.
    Şekil 3.59 'da görüldüğü gibi, 3Vm, 5Vm gibi tek sayılı Vm katları çıkışı için B ucu topraklanmıştır. 2Vm, 4Vm gibi çift sayılı çıkış almak istenirse A ucunun topraklanması gerekir.
    This article was originally published in forum thread: Gerilim Çoklayıcılar started by The Avatar View original post