Regüle Devresi Nedir?

Regüle devresi: Gerilimin belirli sınırlar içinde kalması istenir. Bunun için bütün cihazlarda voltaj yükseltici olarak gerilim regülatörleri kullanılır. Regülatör şebeke gerilimindeki veya yük empedansındaki değişmelere karşı çıkış geriliminde oluşan dalgalanmayı, belirli sınırlar içinde, otomatik olarak ayarlar.

Güç kaynaklarında giriş gerilimindeki değişimlerin çıkış gerilimini etkilememesi önemlidir. Bu sabit tutma işlemine regülasyon, kullanılan devreye de regülatör devresi denir. Elektronik cihazlara sabit değerde DC sağlamak için çeşitli regüle devreleri geliştirilmiştir. Frekans, hız, güç, basınç, gerilim ve akım gibi fiziksel büyüklükleri, belli ölçüde sabit tutar.

Bu devrelerde, transistör, zener diyot veya entegre gerilim regülatörleri kullanılır.

Zener Diyotlu Regülatör 

Regüle devresinde, zener diyot ile yapılan basit regülatörler küçük akımlarda uygundur. Ama büyük akımlarda regülasyon yapamazlar. Regülatörlerden çekilebilecek akım ve regülasyon yüzdesi zener diyotlar yanında transistörler de kullanılarak iyileştirilebilir.

Zener diyotun regülatör olarak kullanılmasında;

Zener diyot ters gerilimden sonra iletime geçtiği için bu özelliğinden faydalanılır. Yük direncine ters yönde paralel olarak bağlanır. Yüke gelen gerilim belirli bir değeri geçtiği zaman iletime geçer ve devreden geçen akımı arttırır.

Bu akım, devreye bağlanan seri dirençteki gerilim düşümünü arttırdığı için yüke gelen gerilim sabit kalır.

Regülatör devresinde kullanılan malzemeler:

4 X 1N4001 Diyot, 1 X 1000 µF Kondansatör, 1 X R1 100W Direnç, 1 X R2 1 KW Direnç,  1 X Z 9.1V Zener diyot, 1 X 220V/12V 4W Transformatör

Seri Regüle Devresi

Zener diyotun tek başına kullanıldığı regüle devresinden çekilen akım sınırlıdır. Bu nedenle daha fazla akım ihtiyacı olduğunda zener diyotun bir transistorün beyzine bağlanmasıyla çalışan seri regüle devreleri kullanılır. Bu devrelerde zener diyot, transistorün beyz gerilimini sabit tutarak regülasyon yapılmasını sağlar. Seri regülatör, yük akımını sabit tutmak için kullanılır. Bu tür bir uygulama bir veya iki transistörle gerçekleştirilebilmektedir. Transistör yük hattına seri bağlandığı için, bu devreye seri regüle devresi veya seri regülatör denir.

Seri regüle devreleri yaparken kullanılan malzemeler:

4 X 1N4001 Diyot, 1 X R1 330W Direnç, 1 X R2 1 KW Direnç, 1 X BD 135 Transistör, 1 X 1000 µF Kondansatör, 1 X 220V/2X6V 4W Transformatör, 1 X 9.1 V Zener diyot

Seri Regülatörlerin Avantajları

• Daha verimli çalıştıkları için sık kullanılırlar.
• Verimleri düşük yüklerde yüksek, tam yük şartlarında ise düşüktür.
• Aşırı yükleme koruması yoktur.
• Yük tarafındaki bir kısa devre, regülatör düzeninden büyük akımlar akmasına neden olur.
• Basit seri regülatörler gerilimdeki küçük değişimlere anında cevap veremezler.
• Küçük değişimleri sezerek kuvvetlendiren, çalışmasını hızlandıran ek devreler kullanılır. Böylece şönt sezmeli seri regülatörler yapılır.
• Şönt sezmeli seri regülatörlerde çıkış gerilimi referans bir gerilimle karşılaştırılır. Değişiklik kuvvetlendirilerek seri regülatöre verilir.
• Hassasiyetin istendiği durumlarda, doğru gerilim kuvvetlendiricisi eklenir. Bu şekilde regülasyon oranı ve regülasyon hızı arttırılır.

Transistör ve Zener Diyotlu Seri Regülatörler

Seri regülatör devreleri NPN veye PNP transistör kullanılarak yapılabilir.

Yukarıdaki şekilde verilen NPN transistörlü devrede:

Kullanılan ön direnç (Rö) zener diyodu ve transistörün beyzini aşırı akıma karşı korur. Girişe DC uygulanınca, zener diyot üzerinde sabit bir gerilim meydana gelir. Bu gerilim, transistörün beyz ucunu tetikler.

Bu durumda transistör, iletime geçerek çıkışa bağlı alıcıyı besler. Giriş gerilimi değişse bile zener diyot sayesinde çıkış aynı kalır. Bu tip devrelerde transistör alıcıya seri bağlıdır. Çıkış uçları eğer kısa devre edilirse devreden aşırı akım geçerek transistörün bozulmasına neden olur.

Transistörlü Şönt (Paralel ) Regülatörler

Yukarıdaki şekilde verilen devreye uygulanan giriş gerilimi yükselince çıkış da yükselir. Bu da alıcıya paralel bağlı olan transistörün beyz ucuna bağlı zener diyodu iletime sokar. İletken olan transistör artı uçtan eksi uca doğru belli bir akım geçirir.

Transistörün şaseye doğru ek bir akım geçirmesi Rö direncinden geçen akımı artırır. Ön direnç (Rö)’ den geçen akımın artması bu elemanın üzerinde düşen gerilimi yükseltir. Çıkışa bağlı olan alıcıda düşen gerilimin azalmasına neden olur. Bu sayede alıcıya yüksek gerilim gitmesi önlenmiş olur. Şönt regülatör devreleri çıkış gerilimini çok hassas olarak sabit tutamaz. Bunun için uygulamalarda pek tercih edilmez.

Entegre (IC) Gerilim Regülatörü

Regüleli güç kaynaklarında, entegre regülatör elemanları kullanılır.

En çok kullanılan gerilim regülatör entegreleri ve özellikleri tabloda gösterilmiştir.

Pozitif Gerilim Regülatörü

Aşağıdaki şekilde 7805 entegresi ile yapılan +5 Voltluk regülatör verilmiştir. Bu entegrenin girişine regülesiz 6 Volt pozitif gerilim uygulanır. Bu durumda çıkışında regüleli +5 Voltluk bir gerilim elde edilir. Aynı anda bu entegrenin çıkış akımı 1 Amper olduğundan, çıkıştan en fazla 1 Amper akım çekilecek demektir.

Pozitif gerilim regülatör devresi yapılırken kullanılan malzemeler:

1 X 220V/6V 4W Transformatör, 4 X 1N4001 Diyot, 1 X 1000 µF Kondansatör, 1 X 1 KW Direnç, 1 X 7805 Regüle Entegresi

Şekilde transformatörün sekonderin de 6 Voltluk AC gerilim vardır. Köprü devrenin çıkışında 6 Voltluk dalgalı DC gerilim meydana gelir. Devre çıkışına paralel bağlı C1 kondansatörü, 6 Voltluk dalgalı gerilimin tepe değerine şarj olacaktır.

Bu durumda, entegrenin girişindeki DC gerilimin değeri 6 x 1,41 = 8,46 Volt olur. Regülatör entegresi bu 8,46 Voltluk gerilimi sabit 5 Volta düşürür. 7805 entegre girişine gelen dalgalı gerilim, entegre çıkışında sabit, regüleli 5 Volt olarak alınır.

Negatif Gerilim Regülatörü

Aşağıdaki şekilde 7909 entegresi ile yapılan -9 Voltluk bir negatif gerilim regülatör devresi verilmiştir. Bu entegrenin girişine regülesiz 12 Volt pozitif gerilim uygulandığında, çıkışında regüleli -9 Voltluk bir gerilim oluşur. Aynı anda bu entegrenin çıkış akımı 1 Amper olduğundan, çıkıştan en fazla 1 Amper akım çekilecek demektir.

Negatif gerilim regülatörü devresi yapılırken kullanılan malzemeler:

1 X 220V/2X6V 4W Transformatör, 4 X 1N4001 Diyot, 1 X 1000 µF Kondansatör, 1 X 1 KW Direnç, 1 X 7909 Regüle Entegresi

Şekilde negatif gerilim regülatöründe, transformatörün sekonderinde 12 Voltluk AC gerilim vardır. Köprü devrenin çıkışında ise 12 Voltluk dalgalı DC gerilim oluşur. Köprü devre çıkışına paralel bağlı C1 kondansatörü 12 Voltluk dalgalı gerilimin tepe değerine şarj olacaktır.

Bu durum da, entegrenin girişindeki DC gerilimin değeri 12V x 1,41 = 16,92 Volt olur. Regülatör entegresi bu 16,92 Voltluk gerilimi sabit -9 Volta düşürür. 7909 entegre girişine gelen dalgalı gerilim, entegre çıkışında sabit, regüleli -9 Volt olarak alınır.

Ayarlanabilir Gerilim Regülatörü

LM 317 entegresi kullanımı oldukça kolay bir ayarlı gerilim regülatörüdür.

LM 317’li 3-30 Voltluk ayarlanabilir gerilim regülatörü devresi yapılırken kullanılan malzemeler:

1 X 220V/30V Transformatör (10W), 1 X 50V/4A Köprü diyot, 1 X LM 317 Entegre, 1 X C1 2200µf/50V -1 X C2 100nf/63V -1 X C3 100nf/63V Kondansatör, 1 X R1 150W Direnç, 1 X 5K Potansiyometre

Şekildeki devre; kısa devre korumalı olduğu için çıkış akımı 1,5 Amper değerinde otomatik olarak sınırlanır. Çıkış gerilimi P potansiyometresi ile ayarlanır. C1 kondansatörü ön filtreleme yapar. Devredeki transformatörün gücü ve köprü diyodun akım değeri çıkıştan çekilecek akıma göre seçilir.

Regülatör Fiyatları

Regülatör çeşidine ve kullanılan malzemeye göre regülatör fiyatları belirlenir.