Bolum 6 Guc Elemanlari

  • View
    25

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Elektronik Devre

Text of Bolum 6 Guc Elemanlari

  • 1

    6. BLM: G ELEMANLARI

    6.1. Tristr (Silicon-Controlled Rectifier, Silikon Kontroll Dorultucu)

    Tristrler, genel olarak yksek akm ve gerilimlerde kullanlan bir anahtarlama

    elemandr. Tranzistr gibi kuvvetlendirme iin kullanlamaz. Germanyumun sznt

    akm silikona gre fazla olduundan Germanyum kullanlmaz. Bundan dolay silikon

    kontroll dorultucu olarak adlandrlr. ekil 6.1ada tristrn iyaps bde ise sembol

    gsterilmitir. ekil 6.1adan da grld gibi tristr drt katmanl, ulu bir devre

    elemandr. Ular anot, katot ve kap ucudur. almas normal bir diyottan farkldr.

    Tristrn iletime gemesi iin anot geriliminin katot geriliminden yksek olmas

    yetmez. Ayrca kap ucuna ksa sreli darbe uygulamak gerekir. Bu darbenin srekli

    olmas gerekmez. Tristr iletime getikten sonra bu darbe kesilebilir. letime getikten

    sonra tristrn direnci ile arasndadr. Tkama blgesi direnci ise den

    byktr.

    (a) (b) ekil 6.1. Tristrn i yaps ve devre sembol.

    Tranzistr ile kyaslandnda tristrn en nemli avantajlar, tranzistr n

    gerilimlemeye ihtiya duyarken tristrde byle bir eye gerek yoktur. Ayrca tranzistr

    anahtar olarak kullanldnda doyum ve kesim blgelerinde alr. Eer iletim

    blgesinde giri gerilimi tranzistr doyuma gtrecek kadar yksek deilse tranzistr

    kesimde olmaz, ileri aktif blgede olur. Yani iletim ve kesim dnda ara bir durum da sz

    konusudur. Tristrde ise byle bir ara durum yoktur. Tristr ya iletimdedir, ya da

    kesimdedir.

    Tristrler gibi yksek gerilimlerde, gibi yksek akmlarda ve

    gibi yksek glerde alabilen bir g elemandr. zellikle, hz kontrol

    devrelerinde, g anahtarlama devrelerinde, rle srme devrelerinde, faz kontrol

    devrelerinde, dc/ac inverterlerde, k iddeti kontrol devrelerinde sklkla kullanlrlar.

    6.1.1. Tristrn yaps ve almas

    ekil 6.2de gsterildii gibi tristr npn ve pnp tranzistrlerden olumu gibi

    dnlebilir. ekilden de grld gibi anot ucuna katot ucundan daha fazla gerilin

    uygulanmas anottan katota doru bir akmn akmas iin yeterli deildir.

  • 2

    (a) (b)

    ekil 6.2. Tristrn iki tranzistrl edeer devresi.

    ekil 6.3ada grld gibi kap ucuna herhangi bir iaret uygulanmad

    durumda ve tranzistrleri kesimde kalr ve anottan katota doru sadece sznt

    akmlar akar. ekil 6.3bde gsterildii gibi kap ucuna yeterince byk (

    tranzistrn iletime geirecek kadar) bir gerilim uygulanrsa ve tranzistrleri

    iletime geer (ekil 6.3c). Tristr iletime getikten sonra kap gerilimi kaldrlsa da

    tristr iletimde olmaya devam eder. Bu durumda Q2 tranzistrnn baz akm Q1

    tranzistr tarafndan salanr. Kapya uygulanacak darbenin sresi dk akmlarda

    (Amper mertebelerinde) ile arasndadr. Yksek akmlarda ise (yzlerce

    Amper) ile arasndadr.

    (a) (b)

  • 3

    (c)

    ekil 6.3. Tristrn kapal ve ak konumu.

    letimdeki tristr, kap gerilimi kesilerek tkamaya gtrlemez. Bunun iin ya

    kap ucuna ekil 6.3bde gsterildii gibi negatif bir darbe uygulanr (bu, ok kullanl

    bir yntem deildir. Uygulanacak ters gerilim yeterince yksek olmaldr. Bu ters

    gerilimle Q2 tranzistrnn baz emetr fakirlemi blgesi geniletilmi olur. Genelde

    dk akmlarda 10Aden kk akmlarda kullanlr.) ya da ekil 6.4de gsterildii gibi

    tristrden akan akm kesilir (tristrden akan akm tutma akmndan kk ise

    tristrn kesime gittii kabul edilir.). Baka bir yntem de anot katot geriliminin

    polaritesini evirmektir. Akm kesme ilemi ekil 6.4a ve bde gsterildii gibi iki ekilde

    yaplabilir. Bunun iin eitli devreler kullanlabilir. ekil 6.5de bu devrelerin bir rnei

    gsterilmitir.

    (a)

    (b)

    ekil 6.4. Tristrden akan akmn kesilmesi.

    Bu devrede tranzistrn giriine bir darbe uygulayarak tranzistr iletime

    (doyuma) geirilir. Bu durumda tristrn ularna ters gerilim uygulanm gibi olur. Bu

    da tristrden ters ynde akm akmasna neden olacaktr. Tristrn kesime gitmesi iin

    bu ters gerilimin yaklak ile 30 arasnda tristre uygulanmas gerekir.

  • 4

    (a)

    (b)

    ekil 6.5. Tristrden akan akm kesen elektronik devre rnei.

    6.1.2. Tristrn karakteristikleri ve parametreleri

    ekil 6.5de tristrn akm - gerilim karakteristii gsterilmitir. Karakteristiin

    nemli noktalarn aklayalm.

    ( ) (breakover voltage), tristrn iletime gemesi iin anot - katot arasna

    uygulanmas gereken minimum gerilimdir. Kap ucuna herhangi bir gerilim

    uygulamadan yeterince gerilimi uygulayarak da tristr iletime geirilebilir. Ancak bu

    gerilimin deeri olduka yksektir (yaklak 50V ile 500V arasnda). Bu gerilim deeri

    bir kez aldktan sonra bu deerin altna inse de artk tristr iletimde kalmaya devam

    eder. Eer kap ucuna uygun darbe uygulanrsa bu gerilim nemli oranda azalr.

    Grafikten de grld gibi bu gerilimin deeri kap akmna baldr.

    Peak reverse voltage, tristre ters gerilim uygulandnda diyotta olduu gibi

    bir akm akmaz. Ancak bu ters gerilimin deeri geri krlma gerilimini (peak reverse

    voltage) aarsa avalans olay balar ve ters ynde byk miktarda akm akar. zellikle

    ac gerilimlerde tristr zerinde nemli ters gerilimler olabilir. Dolaysyla ac gerilimlerle

    alrken bu ters akmn snrlandrlmas gerekir. Yoksa tristr bozulur.

    Holding current, tristr kesime gittiinde zerinden akan akmn maksimum

    deeridir. Genelde mA mertebesindedir. rnein bir tristrn tutma akm ise

    tristr kesime gittiinde zerinden akan akm altna dm ise tristr artk

    kesimdedir.

    Forward current / On-state current, tristr iletimde iken zerinden geecek

    akmn maksimum deeridir.

    Gate trigger current, tristrn iletime gemesi iin kap ucundan akmas

    gereken minimum kap akmdr. mAler mertebesindedir.

    Gate trigger voltage, tristrn iletime gemesi iin uygulanmas gereken

    minimum kap gerilimidir. Birka Volt mertebesindedir.

    Forward peak gate current, kap ucuna uygulanacak ks sreli akmn

    maksimum deeridir.

  • 5

    ekil 6.5. Tristrn akm - gerilim karakteristii.

    6.1.3. Tristr uygulamalar

    Tristrl yarm dalga dorultma

    Tristr kullanlarak faz kontroll dorultma ilemi gerekletirilebilir. ekil

    6.6ada tristrl yarm dalga dorultma devresi gsterilmitir. ebeke gerilimi trafo ile

    istenen deere drlr. Yk tristrn anodu ile trafo k arasna balanr. Tristrn

    kap akmn kontrol etmek iin tristrn kap ucu ile kaynak arasna bir direnci

    balanmtr. ebeke geriliminin pozitif alternansnda uygun kap akm da salanrsa

    tristr iletime geer. Kap akm ne kadar yksek olursa tristrn iletime gemesi iin

    gerekli gerilim o kadar kk olur. Tristrn ac ebeke geriliminin hangi noktasnda

    iletime geecei kap akm ile kontrol edilebilir (ekil 6.6b). Negatif alternansta tristr

    tkamada olacaktr. Tristr zerinde den negatif gerilim deeri tristrn reverse

    breakdown voltage deerinden kk olmaldr. Aksi takdirde tristr zarar grebilir.

    Trafonun k gerilimi, ( ) eklinde yazlrsa, yk zerindeki gerilimin

    ortalama deeri,

    ekil 6.6. Tristrl yarm dalga dorultma.

  • 6

    ( )

    ( )

    [ |

    ]

    [ ]

    (6.1)

    olur. Ykten akan ortalama akm ise,

    [ ] (6.2)

    olur. Formlden de grld gibi as deitirilerek dorultucunun knda elde

    edilen iaretin ortalama deeri ayarlanabilir. Dorultma ileminin diyot ile yapldn

    daha nce grmtk. Ancak diyotlu dorultma devresi ile trafonun k geriliminin

    maksimum deerinde bir dorultma yaplr. Bunun altnda istenen bir deer elde etmek

    mmkn deildir. Tristrl dorultma devresinde ise maksimum deerin altnda istenen

    bir deer ayarlanabilir.

    rnek 6.1: lk bir lambann yayd k iddeti tristrl yarm dalga

    dorultma devresi ile ayarlanmak isteniyor. Tristrn tetikleme as ise lamba

    zerindeki gerilim efektif deeri ne olur? Hesaplaynz.

    zm: ac gerilimin zamanla deiimi,

    eklindedir. Lambaya uygulanan gerilimin efektif deeri,

    ( )|

    ( ( ))

    ( )

    olur.

  • 7

    Tristrl tam dalga dorultma

    ekil 6.7ada tristrl tam dalga dorultma devresi gsterilmitir. Devre ortak

    ulu trafolu diyotlu dorultma devresi ile birebir ayndr. Sadece diyotlar yerine

    tristrler almtr. Ayrca trsittn kap akmn kontrol eden devre de vardr. Pozitif

    alternansta SRC1 iletimde iken negatif alternansta SCR2 iletimdedir (trafonun ortak ulu

    olduunu dikkat ediniz). Yk zerindeki ortalama gerilim ve ykten akan ortalama akm,

    ekil 6.7. Tristrl yarm dalga dorultma.

    ( )

    ( )

    [ |

    ]

    [ ]

    (6.3)

    olur. Ykten akan ortalama akm ise,

    [ ] (6.4)

    olur.

    rnek 6.2: lk bir lambann yayd k iddeti tristrl tam dalga

    dorultma devresi ile ayarlanmak isteniyor. Tristrn tetikleme as ise lamba

    zerindeki gerilim efektif deeri ne olur? Hesaplaynz.

    zm: ac gerilimin zamanla deiimi,

    eklindedir. Lambaya uygulanan gerilimin efektif deeri,

  • 8

    ( )|

    ( ( ))

    ( )

    olur.

    6.2. Silikon kontroll anahtar (silicon controlled switch, SCS)

    Silikon kontroll anahtarn yaps ekil 6.8ada gsterilmitir. ekilden de

    grld gibi yaps, tristre benzer. Anot, katot, anot kaps ve katot kaps olmak

    zere drt terminali vardr. ekil 6.8bde devre sembol gsterilmitir.

    ekil 6.8. Silikon kontroll anahtarn yaps ve devre sembol.

    Silikon