Özel Ders

KÖPRÜ DOĞRULTUCU DEVRESİ

Köprü doğrultucu devresi ve çalışma prensibi. Sinüsoidal akımın köprü doğrultucuya girmeden önceki ve köprü doğrultucudan çıktıktan sonraki grafikleri. Kapasitif filtreleme ve ripple voltajı.

Kopru Dogrultucu

Köprü doğrultucu devresi şekilde görüldüğü gibi 4 adet diyot kullanılarak oluşturulur. Devrenin çalışma mantığı şu şekildedir. Sinüsoidal akım A kutbundan çıktığında ters yönden kutuplanan D₃ ve D₄ diyotundan geçemez. D₁ diyotu üzerinden geçer ve direnç üzerinden X noktasına gelir. D₃ ve D₄ diyotları ters yönden akıma maruz kaldıklarından kesimdedirler. Akım D₂ diyodu üzerinden transformatöre döner. Sinüsoidal akım B noktasından çıktığında Bu kez D₂ ve D₁ diyotları ters yönden akıma maruz kalacağından kesime geçer. D₃ ve D₄ doğru yönden gerilim uygulandığından iletimde olurlar. Akım D₄ ve direnç üzerinden geçerek D₃ diyotuna gelir ve bu diyot üzerinden transformatöre döner. Bu olay periyodik olarak devam eder ve her zaman aralığında R direnci bir yönden (+ yönü) gerilim almış olur.

Üreteçten Çıkan Akım Grafiği

Doğrultucu kullanılmazsa üretecin uçları arasındaki ve direnç üzerindeki gerilimin grafiği aşağıdaki gibi olur.

Sinusoidal Akim

R Direnci Üzerinden Geçen Akım Grafiği

Köprü doğrultucu kullanılırsa direnç üzerindeki gerilim grafiği aşağıdaki gibi olur.

Sinusoidal Akim

Şimdi direnç üzerindeki gerilimi hesaplayalım. Bunun için V_tepe gerilimini bulalım. Eğer sinüsoidal kaynaktan çıkan gerilimin değeri V_rms olarak verilmişse tepe gerilimi;

V_tepe = √2 . V_rms

Formülü ile bulunur. Her saykılda iki diyot üzerinden geçiş olduğundan diyotlar üzerindeki gerilim

V_D = 2.0,7 = 1,4 V olur. Bu gerilim diyotlar üzerindeki gerilimdir, yani kaynaktan çıkan gerilimin 1,4 V’u diyotlar üzerinde harcanacaktır. Direnç üzerindeki tepe gerilimi ise,

V_tepe = (√2 . V_rms – 1,4) V olarak bulunur.

Eğer doğrultucuya girilen gerilimin tepe noktası verilmemişse, yukarıdaki formül ile tepe noktası bulunur. Ortalama gerilimi bulmak için aşağıdaki formül kullanılır.

Direnç üzerindeki ortalama gerilim,

V_ort = V_DC =	2.V_tepe
	π

Formülü ile bulunur. Bu gerilim 0 V ile V_max arasında değişen gerilimin ortalama değeridir.

Burada hala bir problemimiz var. Bu problem gerilimin t₁, t₂, t₃anlarında 0 V’a düşmesi. R direnci üzerindeki akım tek yönlü olsa da darbeli bir akımdır. Bu aralıkta gerilimin sıfıra düşmesini ve darbeleri önlersek kesintisiz bir gerilim elde edebiliriz. Bunun için filtre devreleri oluşturulur.

Aşağıda kapasitif filtreleme örneği verilmiştir.

Kapasitif Diltre

T₁ anında direnç üzerindeki gerilim yükselirken kapasitördeki gerilim de V_tepe noktasına kadar yükselir. Tepe gerilimi düşüş göstermeye başlayınca kapasitördeki yükler devreye girerek direnç üzerinden akmaya başlar. Bir sonraki tepe noktasına kadar bu devam eder. t₁-t₂ aralığındaki tepe noktasında kapasitör tekrar V_tepe gerilimi ile yüklenmiş olur. Elde edilen gerilimin grafiği aşağıdaki gibi olur.

Ripple Voltaj

Filtre kullanılarak elde edilen DC gerilimin tepeden tepeye dalgalanma miktarına ripple voltajı adı verilir. Filtrelemenin kalitesini ripple faktörü belirlemektedir. Ripple voltajı ne kadar düşük olursa filtre sistemi o kadar kaliteli demektir.

Ripple voltajı V_r aşağıdaki formül ile bulunur.