Konvertör Nedir, Ne İşe Yarar? Kullanım Alanları Nelerdir?

Konvertör nedir: Düşük düşük seviyeli doğrusal akımı (DC) ve alternatif akımı (AC) istenilen seviyede yüksek gerilime dönüştüren bir cihazdır. Konvertör farklı çeşitlere sahiptir. Böylelikle gerilimleri istenilen seviyeye çevirir. Konvertör (çevirici), elektrik enerjisinin kontrolünü sağlar.

DC/AC Konvertör

Güç elektroniğinin devrelerinden olan DC/AC konvertörü, DC kaynağından aldığı gerilimi işler. Sabit veya değişken genlikli, frekanslı AC gerilimine dönüştüren elektronik devreleridir. Diğer adı inverter olan bu devre farklı kullanım alanlarına sahiptir. DC/DC konvertör, DC kaynağından gelen gerilimi yükselten, sabit ya da değişken gerilimli DC gerilimine dönüştüren bir sistemdir.

DC-AC Dönüştürücülerin Kullanım Alanları

• AC motor kontrolü
• Kesintisiz güç kaynakları
• Rüzgâr ve güneş enerji sistemleri
• Endüksiyonla ısıtma
• Değişken frekanslı uygulamalar

DC-AC dönüştürücüler iki grupta incelenebilir:

PWM inverterler

Rezonanslı inverterler

PWM inverterler

• Gerilim beslemeli (VSI)

1 faz VSI

3 faz VSI

• Akım beslemeli (CSI)

1 faz CSI

3 faz CSI

Rezonanslı inverterler

• Seri rezonanslı inverter
• Paralel rezonanslı inverter

DC/DC Konvertör

DC-DC dönüştürücüler, herhangi bir DC kaynaktan aldığı gerilimi yükseltip düşürür. Sabit veya değişken DC gerilimler elde etmek için kullanılır. DC/DC dönüşümünün verimli yapılması için anahtar mod konvertörine ihtiyaç vardır. Güç konvertörleri, reaktif elemanlar ve anahtarlardan oluşur.

Konverter Çalışma Prensibi

Devrede kullanılan anahtarların iletim ve kesim sürelerinin ayarlanmasıyla yapılır. Yükü besleyen gerilim frekansı büyük değerlerde ise pratik olarak yüke kesintisiz DC güç aktarımı mümkündür. Güç konvertörlerin işletimi, reaktif elemanların uygun konfigürasyona ve anahtarlama metotlarına bağlıdır.

Konvertör Ne İşe Yarar? Nerelerde Kullanılır?

AA/DA akıma çevirmek için kullanılan çeviriciye redresör (doğrultucu) denir. Enerjinin akışı alternatif akım sisteminden doğru akım sistemine doğrudur.

• Tramvaylarda akülerin sabit akım ile şarj edilmesi, elektroliz tesislerinde kullanılır.

DA/AC akımına çevirmek için yapılan bu işlemi gerçekleştiren dönüştürücüye ondülor denir. Enerji akışı doğru akım sisteminden alternatif akım sistemine doğrudur.

• Aküden 50 Hz’lik şebeke elektriği elde etmek için kullanılır.

DA/DA başka akıma çevirmek için yapılan bu işleme inverter denir. Güç akışı bir doğru akımdan başka bir doğru akım kaynağına doğrudur.

• Taşınabilir askeri cihazların beslenmesini sağlamak için gereken yüksek değerde doğru gerilim sağlamak için kullanılır.

Belli bir gerilim ve frekanstaki AA, başka bir gerilim ve frekanstaki AA çevirir. Yapılan bu işlemi gerçekleştiren dönüştürücüye frekans değiştiricisi denir. Burada enerji, bir alternatif akım sisteminden, başka bir alternatif akım sistemine doğru akar. Şebeke elektrik enerjisini daha yüksek veya daha düşük frekanslara çevirir.

• İndüksiyon ısıtma, mikrodalga fırınlarda kullanılır.

Ayrıca konvertörler maden ocağı çekicilerinde motor çekim kontrolü için kullanılır. Ayrıca elektrikli otomobillerde, deniz yük asansörlerinde, çatal kaldırıcılı kamyonlarda kullanılır. Enerjiyi malzemenin içine geri yollamak için motorların aktif frenlemelerin de kullanılır. Bu özelliği, sık durmalı aktarım sistemlerinde enerjinin korunmasını sağlamaktadır.

Frekans  Konvertörleri

Frekans konvertör denilen diğer bir konvertör çeşidi ise, AC gerilimiyle beslenen cihazların çalışmasında kullanılır. Şebeke frekansını farklı bir frekansa çevirerek cihazlar için elektrik sağlar. Örneğin 50Hz olan şebeke frekansını gerekirse 60Hz ya da 400Hz’ye dönüştüren bu sistem pek çok alanda kullanılır.

Frekans konvertörleri, dinamik ve statik olmak üzere ikiye ayrılır.

• Dinamik Frekans Konvertörü

Dinamik frekans konvertörleri, frekans dönüşümü motor ve jeneratör kutup sayısı arasındaki bağlantı ile yapılır. Motor ve jeneratörü birleştirmek ve frekans değişimini sağlamak için ekstra bir bant ya da şanzıman kutusu kullanılmaz.

Elektrik motoru ve jeneratör iki yatak tarafından desteklenen şaft üzerinde bir tek yapı üzerinde birleştirilir. Ayrıca makineyi soğutmak için kullanılan fan (pervane) aynı konvertörde şaft üzerine yerleştirilir.

Dinamik frekans konvertörleri asenkron motor veya senkron motorlar ile akuple edilebilir. Asenkron motorlu dinamik frekans konvertörleri yükten bağımsız hızda çalışırlar. Bu durumda giriş güç faktörü düzenlenmemiş olur. Senkron motorlu dinamik frekans konvertörleri sabit bir hızda çalışırlar. Bu durumda rotorun tahriğini değiştirerek güç faktörü 1’e ayarlanır.

• Statik Frekans Konvertörü

Statik frekans konvertörleri frekans dönüşümünü iki aşamada gerçekleştirir. İlk önce giriş gerilimi doğrultucular yardımı ile DC gerilime çevrilir. Sonra invertörler yardımı ile bu DC gerilim istenen frekanstaki AC gerilime çevrilir. Bu işlemler sırasındaki anahtarlama için transistör, tristör, diyot kullanılır.

Dinamik ve de statik frekans konvertörleri;

Elektronik sistemlerin gelişmesi ve son teknoloji ile üretilen yer güç sistemleri için en iyi çözümdür. Uçak sistemleri, gemi sistemleri, askeri sistemleri gibi alanlar da kullanılır.

Konvertör Fiyatları

Konvertör piyasasında üretim yapan birçok firmalar vardır. Konvertörlerde aranan özellikler dayanıklı malzemelerden yapılmasıdır. Yangına karşı da mukavemet göstermesidir. Ayrıca topraklama, kısa devre veya kaçak gibi bir sorunla karşılaşılmaması gibi. Konvertör fiyatları da aranan bu özelliklere, kalitesine, markasına göre değişmektedir.

 

Reosta Nedir? Ne İşe Yarar ? Yapısı Nasıl Çalışır? Çeşitleri

Reosta nedir: Bir iletkenin direncini değiştirmek için kullanılan alete reosta denir. Reosta ayarlanabilir veya değişken dirençlidir. Kısa devre prensibi geçerlidir. Akım devamlı suretle en az dirençli  yolu tercih ettiği için, akım ayarlanan yolu kullanarak direnç azaltılıp akım şiddeti arttırılmıştır. Bir akımın akışını kesintiye uğratmadan bir devrenin elektrik direncini kontrol etmek için kullanılır.

Reosta, İngiliz Sir Charles tarafından iki Yunanca kelimenin “rheos” ve “statis” kullanılarak ” Rheostat ” adını almıştır. (mevcut kontrol cihazı anlamına gelir)

Reosta Yapısı

Reostanın yapısı, bir potansiyometrenin yapısı ile aynıdır. Reostanın ikisi sabit ve biri hareketli olmak üzere üç terminali vardır. Ayrıca, bu hareketli terminal dirençli bir yol üzerinde kayar.

Bu direnç yolu;

karbon bileşimi, tel sargılı, iletken plastik direnç ve seramik direnç gibi malzeme olabilir. Dirençli malzeme türünün seçimi tamamen uygulama türüne bağlıdır. Bununla birlikte, uygulamaların çoğunda bu reostalar önemli miktarda akım taşıma eğilimindedir. Bu nedenle bu durumlarda tel sargılı direnç yolu seçilir. Ayrıca direnç yolu, döner veya doğrusal olabilir.

Reosta Nasıl Çalışır?

Reostanın 3 terminali bulunur. Reosta yapımı genellikle bobinin yüzeyi boyunca yapılır. Kayan bir silecek olan bir toroid bobin oluşturmak üzere sarılan dirençli telden meydana gelir. Çoğunlukla bir seramik çekirdek ile tasarlanmıştır. Reostalar yüksek voltaj ve akım gerektiren uygulamalarda kullanılır.

Değeri değiştirilebilen bu dirençlerin 3 bağlantı terminali vardır. 1 ve 3 numaralı terminaller arasındaki direnç sahiptir. 2 numaralı terminale bağlı kayıcı kontak dışarıdan hareket ettirilir. 1 ve 3 arasındaki direnç elemanına yaptığı temas noktası değiştirilir. 1 ve 2 numaralı terminaller arasındaki direnç azalırken, 2 ve 3 numaralı terminaller arasındaki direnç çoğalır.

Şekilde görülen reostanın 1-2 ve 2-3 arası direnci hareketli kol ile ayarlanır. 1-2 direnci az, 2-3 direnci çoktur. Hareket kolu eğer 1 numaralı terminale doğru hareket ettirilirse 1-2 arası direnç azalır, 2-3 arası direnç çoğalır. Hareket kolu 3 numaralı terminale doğru hareket ettirilirse bunun tersi olur. Reosta ve potansiyometreler devrelerde akımı sınırlamak veya gerilim bölmek için kullanılır.

Şekilde bağlantı şeması incelediği zaman 1-3 numaralı sabit terminallerin kaynağa bağlandığı görülmektedir. Böylece kaynak gerilimi 1-3 numaralı terminaller arasında düşer. 2-3 numaralı terminallerden çıkış alınmıştır. 2 numaralı hareketli terminal 1 numaralı terminale götürülür. 2-3 numaralı çıkış terminalleri arasındaki gerilim 100 volta doğru gider. 2 numaralı hareketli terminal 3 numaralı terminale götürülür. 2-3 numaralı çıkış terminalleri arasındaki gerilim “0” volta doğru gider. Bu durumda çıkış gerilimi 0-100 volt arasında istenen değerde ayarlanması mümkündür.

Yukarıdaki şekil incelendiği zaman ayarlı direncin, R devre direncine seri bağlandığı  görülmektedir. 2 numaralı hareketli kol 1 numaralı terminale doğru hareket ettirilir. Devrenin toplam direnci azalır, Ohm Kanunu’na göre devre akımı çoğalır. Devre akımı çoğalınca R direnci üzerinde düşen gerilim de çoğalacaktır. 2 numaralı hareketli kol 3 numaralı terminale doğru hareket ettirildiğinde devrenin toplam direnci artar, Ohm Kanunu’na göre devre akımı azalır. Reostalı devre akımı azalınca R direnci üzerinde düşen gerilim de azalır.

Reosta Çeşitleri

Reostalar krom-nikel direnç telinden imal edilir. Reostaların karbon tipi ve telli tipleri bulunur. Ayrıca elle çevrilen veya elektronik olarak ayarlanabilen reosta çeşitleri de vardır. Sürekli direnç değişimi yapan reostalar da vardır. Reosta değişken dirençler akımın şiddetini istenilen değere ayarlamayı sağlar. Reosta içerisindeki direnç telinin uzunluğu ve kalınlığı kullanım alanına göre değişkendir.

• Döner reostalar
• Lineer (doğrusal) reostalar
• Ön Ayarlı Reosta

Döner reostalar

Dairesel reosta olarak da tanımlanır. Bir döner reostatın döner dirençli bir yolu vardır. Döner reostadaki dirençli eleman dairesel veya açılıdır. Bu tür reostalarda, kadran döner şekilde hareket eder. Bunlar çoğunlukla güç uygulamalarında kullanılır. Bu reostaların üzerine silicinin monte edildiği bir şaft vardır. Silecek, bir dairenin ¾’ü üzerinde dönebilen bir döner reostadır. Döner reostalar boyutlarının küçük olması sebebi ile lineer reostalara göre daha fazla kullanılır.

Lineer reostalar (Doğrusal Reosta)

Doğrusal reosta ve silindirik reosta olarak da tanımlanır. Bu reostaların doğrusal bir direnç yolu vardır. Kayar terminal bu yol üzerinde kayar. Diğer terminal kaydırıcıya bağlıdır. Bu tip reostalarda da kadran doğrusal bir şekilde hareket eder. Doğrusal reostalar araştırma ve geliştirme laboratuvarlarında kullanılırlar. Çoğunlukla doğrusal silindir şekilli bir malzeme boyunca tel sargılı direnç yolu kullanılır.

Ön Ayarlı Reosta

Reostalar bir baskılı devre kartında kullanılır. Aynı zamanda, kesiciler veya önceden ayarlanmış reostalar olarak kullanılırlar. Düzelticiler, çoğunlukla kalibrasyon devrelerinde kullanılan küçük bir reostadadır. iki terminalli reosta olarak üç terminal potansiyometre düzeltici kullanılır. Buna rağmen, iki terminal düzeltici vardır.

Reostanın Kullanım Alanları

Reostalar için günümüzde en yaygın kullanılan yöntemler hafif dimmerler ve motor hızı kontrolleridir.

• Reosta (rheostat) elektrikli sobanın ayar düğmelerinde kullanılır. Bir sobanın (elektrikli) ısısını düşürmek için reostalı anahtar düğmesi çevrilerek azaltılıp reostanın kabloları (veya telleri) uzar. Direnç artarak elektrik enerjisi yavaş yavaş gelir. Fakat ısısı yükseltildiğinde reostanın kabloları kısalır. Direnç azalır ve elektrik enerjisi hızlı bir şekilde sobaya ulaşır ve sobanın ısısı artar.
• Reostalar laboratuvarlarda etalon direnç olarak, yani direnç değerlerinin ayarlanmak için,
• Elektrik süpürgelerinde emiş gücünü azaltıp veya çoğaltmak için,
• Köprü metodunda direnç ölçmek için,
• Elektrikli radyatörlerde, radyatörün ısısını azaltıp veya çoğaltmak için,
• Değişken direnç gerektiren devre deneylerini yapmak için,
• Diyot ve transistör karakteristik eğrileri çıkarılırken giriş, çıkış gerilim ve akımlarının değiştirilmesinde. Bununla birlikte benzeri değişken direnç gerektiren pek çok işlem için,
• Çamaşır makineleri, bulaşık makineleri için,
• Cep telefonları, bilgisayar ve tabletlerde ekranın ışık gücünü kısıp veya artırmak için,
• Reosta ile ampulün parlaklığını artırıp azaltmak için,
• Televizyon, radyo ve müzik setlerinde kullanılan reosto,  ses seviyesini kısmak veya açmak için vb. elektronik eşyalarda kullanılır.
• Ark lambaları, pompalar, vantilatörler ve üfleyiciler. Ayrıca solunum cihazları, dişçilik ve tıbbi cihazlar, trenlerde de kullanılırlar.

Reosta Seçimi?

Bir reosta seçimi yapılırken akım, genellikle güç (watt), voltaj değerinden daha önemli bir faktördür. Doğru akım motorunun (DC motor) hız kontrollünde kullanılacak bir reosta, motor kontrolü için önemlidir. Reosta ile sadece birkaç çeşit alternatif akım motoru kontrol edilebilir. Bundan dolayı AC motor hız kontrolü gerektiğinde doğru tipteki motor seçilmelidir.

Reosta Devreye Nasıl Bağlanır?

Reosta’nın polaritesi yoktur. Voltaj veya akımı azaltmak için devreye seri olarak bağlanır.

Reosta Fiyatları

Üretici firmalar tarafından imal edilen birçok reosta modeli vardır. Reosta yapımı sırasında kullanılan malzemelerin maliyeti, kalitesi ve cinsine göre fiyatları değişmektedir.

 

Regüle Devresi Nedir?

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

Güç kaynaklarında giriş gerilimindeki veya çıkışa bağlı yükte oluşan değişimlerin çıkış gerilimini etkilememesi önemlidir. Güç kaynaklarının çıkış gerilimlerini sabit tutma işlemine regülasyon denir. Regülasyon için kullanılan devreye de regülatör devresi denir. Elektronik cihazlara sabit değerde DC sağlamak için çeşitli tiplerde regüle devreleri geliştirilmiştir. Regülatör devrelerinde, transistör, zener diyot veya entegre gerilim regülatörleri kullanılır.

Zener Diyotlu Regülatör 

Zener diyot ile yapılan basit regülatörler küçük akımlarda uygundur. Fakat büyük akımlarda ise regülasyon yapamazlar. Regülatörlerden çekilebilecek akım ve regülasyon yüzdesi zener diyotlar yanında transistörler de kullanılarak iyileştirilebilir.

Zener diyotun regülatör olarak kullanılmasında;

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

Bu akım, devreye bağlanan seri dirençteki gerilim düşümünü arttırdığı için yüke gelen gerilim sabit kalır. Zener diyot yapısından dolayı;

uçlarına uygulanan gerilim zener geriliminden fazla bile olsa zener uçlarında sabit bir gerilim oluşur. Zener diyodun regülasyon yapması için uçlarına zener geriliminden daha fazla gerilim uygulanmalıdır.

Zener diyodun regülatör devresini yapmak için kullanılan malzemeler;

• 1 X 220V/12V 4W Transformatör
• 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

Seri Regüle Devresi

Zener diyot tek başına kullanıldığı zaman regüle devresinden çekilen akım sınırlı olur. Fazla akım ihtiyacı olduğunda zener diyotun bir transistorün beyzine bağlanması ile çalışan seri regüle devresi kullanılır. Seri regüle devrelerde zener diyot, transistorün beyz gerilimini sabit tutar. Böylece regülasyon yapılmasını sağlar.

Yük akımını sabit tutmak için seri regülatör kullanılır. Bu çeşit bir uygulama bir veya iki transistör ile gerçekleştirilir. Transistör yük hattına seri bağlandığı için, bu çeşit devreye seri regüle devresi veya seri regülatör denir.

Seri regüle devreleri yaparken kullanılan malzemeler:

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

Seri regülatörler daha verimli çalıştıkları için sık kullanılırlar.

• Seri regülatörler verimleri düşük yüklerde yüksek, tam yük şartlarında ise verimleri düşüktür.
• Seri regülatörlerde 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, seri regülatörün 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. Tetiklenen 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. Böylece transistörün iletime geçmesine neden olur. 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. Rö’ nün üzerinde düşen gerilimin artması 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.

Şekilde transformatörün sekonderin de 6 Voltluk AC gerilim vardır, köprü devrenin çıkışında 6 Voltluk dalgalı DC gerilim meydana gelir. Köprü 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.

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

• 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.

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.

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

Ayarlanabilir Gerilim Regülatörü

LM 317 entegresi kullanımı oldukça kolay bir ayarlı gerilim regülatörüdür.

Şekil’ de LM317 entegresi kullanılarak yapılan 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.

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 Kondansatör
• 1 X C2 100nf/63V Kondansatör
• 1 X C3 100nf/63V Kondansatör
• 1 X R1 150W Direnç
• 1 X 5K Potansiyometre

Regülatör Fiyatları

Regülatör çeşidine ve kullanılan malzemeye göre regülatör fiyatları belirlenir.

 

 

 

Regülatör Çeşitleri Nelerdir?

Regülatör çeşitleri: Voltaj regülatörü elektrik voltajındaki aşağı ve yukarı yönlü dalgalanmaları algılar. Otomatik olarak sabitlemeye yarayan elektrikli cihaza regülatör denir. Güç kaynaklarının çıkış gerilimlerini sabit tutma işlemine ise regülasyon denir. Regülasyon için kullanılan devreye de regülatör devresi adı verilir.

Voltaj regülatörü yada voltaj yükseltici olarak bilinir. Regülatör sistemleri iki ana tipte üretilmektedir.

Bu regülatörler;

• Servo regülatör
• Mikroişlemci regülatör
• Statik regülatör

olarak çeşitlere ayrılmaktadır. Bu regülatör çeşitleri de monofaze ve trifaze olarak imal edilmektedir. Voltaj regülatörü (voltage regulator) seçimi yapılırken kullanılacak elektrikli cihazların tipi çektikleri akım watt değerleri göz önünde bulundurulmalıdır.

Servo Regülatör

Servo regülatör; toroidal transformatör (varyak), varyak’a kumanda eden servo motor, yardımcı boost transformatör ve servo motor sürücüsünü de içeren sistemi tamamen kontrol eden elektronik devrelerden oluşur.

Kademeli regülatör sistemlerinden sonra üretimi yapılan ilk otomatik voltaj regülasyonu sistemidir. Servo regülatör monofaze ve trifaze olarak imalatı yapılmaktadır. Sistemde bulunan varyak  yardımı ile monofaze regülatör de  200V’ a kadar düşen şehir şebeke gerilimini yükseltirken, 250V’ a kadar yükselen şehir şebeke gerilimini de aynı şekilde düşürmektedir.

Start torku yüksek DC servo motoru ve gerilim değişimlerine hızlı cevap verebilen kontrol sistemi sayesinde çok küçük gerilim değişimlerini bile hızla düzeltebilirler. Servo devrenin üzerinde bulunan entegre, şebekedeki ani değişimleri motor’ a aktarır. Motor bu ani değişikliğe göre varyak’ ın harekete geçmesini sağlar.

Varyak bu değişikliğe göre hareket etmeye ve alternatif akımı ayarlamaya başlar.  Transformatör yardımı ile voltaj 220 volt’ a ayarlanır. Ayarlanan 220 volt’ tüm cihazların çalışma voltajı olarak regülatör çıkışına yansır. Servo voltaj regülatörü elektrik şebekesinden gelen 50 hz’ lik sinüs dalgayı hiçbir  yan etki altında bırakmadan devamlı stabilize eder. Regülasyon tamamlandığında elektronik frenleme devresi yardımıyla servo motorun enerjisi kesilir.

Servo regülatörlerde, voltaj regülasyonu sırasında kaybedilen zaman hassas elektronik cihazlar için uygun değildir. Servo regülatör sistemindeki varyak, trafo motoru kendi ekseni etrafında şehir şebeke voltajındaki değişimlere göre hareket etmektedir. Voltajın düşük olduğu bir noktadan alınıp istenilen değere, örnek olarak 220VAC değerine ulaştırılması  85V/sn zamanda gerçekleşmektedir. Bu da yaklaşık olarak 2-3 saniye gibi bir zaman kaybına neden olmaktadır. Bu zaman diliminde kademeli yükselen veya düşen elektrik voltajı bağlı bulunduğu yüke bu kademeli artışı yansıtmaktadır.

Sabit elektriğe sürekli ve hızlı bir şekilde ihtiyaç duyan hassas elektronik cihazlar açısından bu durum performans düşmesine sebep olabilmektedir. Bu eksikliği gidermek için mikroişlemci regülatör geliştirilmiştir.

Mikroişlemci Regülatör

Servo regülatör mantığında geliştirilmiş varyak ve trafo sistemi ile yapılandırılmış ama mikroişlemci kontrol özelliği ile voltaj regülasyon hızı arttırılmış sistemdir. Servo regülatör sistemlerinin voltaj düzenleme hızı saniyede 85V/sn, mikroişlemci kontrollü tam korumalı regülatörlerin regülasyon hızı 200V/sn düzeylerine yükseltilmiştir.

Mikroişlemci yardımı ile regülatör içerisinde bulunan oto varyak motorları şehir şebekesindeki voltaj değişimlerini daha hızlı, seri şekilde algılayarak oto varyak sisteminin dönme ivmesini hızlandırmaya çalışır.

Mikroişlemci regülatör sistemi gelişmiş izleme ve kontrol özelliklerinden dolayı servo regülatör sistemlerinden kolay bir şekilde ayırt edilir. Mikroişlemcili regülatörler monofaze ve trifaze olarak imal edilmektedir. Mikroişlemci regülatör sistemleri her faz için ayrı dijital ekranı ile, voltaj değerlerinin giriş ve çıkışının daha net ve kontrollü izlenmesi sağlanabilir. Gelişmiş dijital mikroişlemci özelliği sayesinde kullanıcı, regülatörün çıkış voltajını belirli limitler içerisinde kendi isteğine göre dijital ekranda ayarlayabilir. Opsiyonel (isteğe bağlı) olarak bilgisayar bağlantısı yapılarak pc üzerinden regülatör haberleşmesi sağlanabilir.

Statik Regülatör

Servo regülatör ve mikroişlemci regülatör mantığının dışında elektronik kontrollü olarak imal edilen gelişmiş bir regülatör sistemidir. Statik regülatör bünyesinde hiçbir şekilde hareketli parça içermeyen bir gerilim regülatörüdür. Bakıma ihtiyacı olan hiçbir parçası yoktur. Sistemleri tamamen elektronik bir yapıda tasarlanmıştır. Voltaj regülasyon hızı çok yüksek olup regülasyon işlemini tamamı ile mikrokontrolör denetiminde digital teknolojiyi kullanarak milisaniyeler kadar küçük zaman dilimlerinde yapmaktadır . Bundan dolayı hassas elektronik cihazlarda üstün koruma sağlar.

Static regulator sisteminde bulunan elektronik koruma fonksiyonları ile ani voltaj dalgalanmalarından etkilenme riski minimum seviyede tutarken sabit voltaj çıkışı çalışmaların aksamadan devamlılığını sağlar.

Varyak trafo sistemi yerini tristör yarı iletkenine bırakmıştır. Tamamen tristör kontrollü, mikrokontrolör denetimli olup digital teknolojiyle entegre bir biçimde çalışmaktadır. Tristör yardımı ile şehir şebeke voltajındaki değişimleri 5000V/sn değerinde hızlı bir regülasyon ile sabitlemektedir. Voltaj regülasyonu sırasında hareketli parçası olmayan statik regülatör özelliği sayesinde milisaniye seviyesinde  gerçekleşmektedir.

Şebeke geriliminin tehlikeli şekilde yüksek veya düşük gelmesinde, aşırı ısı, aşırı akım ve çıkış kısa devresi gibi normal olmayan durumlarda statik regülatör kendini ve beslediği yükü korumaktadır.

Regülatör Fiyatları

Trifaze static regulator ve monofaze static regulator olarak iki çeşit imal edilir. Regülatör fiyatları imalatçı firma tarafından belirlenir. Static regulator şebekenin ilk periyodun da gerilimdeki değişimi hisseder. İkinci bir periyod (20 milisaniye) da çıkış gerilimini 220V +%2 aralığına sokar. Statik regülatörler ile hızlı voltaj regülasyonu sağlanmaktadır. Statik regülatör ünitesi hassas elektronik cihazlar için güvenle kullanılabilecek bir teknolojidir.

 

 

Regülatör Nedir: Regülatör Ne Demek: Günümüzde enerjiyi daha verimli kullanmak için kullanılan birçok cihaz vardır. Bunlardan biriside regülatörlerdir (voltaj düzenleyici). Regülatör isminden de anlaşılacağı gibi regülasyondan türemiş ve dalgalı elektrik voltajının bulunduğu bölgelerde elektrik voltajı dengelemek için kullanılan elektrik cihazlardır.

Şebeke geriliminde (voltaj) belirli zamanlarda yükselme ve düşme gibi dengesizlikler meydana gelir. Bu dengesizlikler verim kaybına neden olur. İstenmeyen olağan dışı bu dengesizlikleri önlemek için kullanılan cihazlara regülatör denir.

Regülatör Ne İşe Yarar?

Regülatörler enerjinin farklı nedenlerden dolayı düşmesi veya yükselmesi için yapılmakta olan elektrik cihazlarıdır. Bu cihazlar elektrik enerjisini içerisinde bulunan donanımsal parçalar ile enerjiyi düşürür veya yükseltir. Enerjiyi düşürme veya yükseltme işlemleri içerisinde bulunan elektronik devre ile yapılmaktadır.

Regülatör gerilim dengelemesi yaparak verimi arttırmayı sağlar. Regülatör basınç, frekans, hız, güç, gerilim ve akım gibi fiziksel büyüklükleri, belli ölçüde sabit tutmaya çalışan ve bu ögeleri değiştirerek sabit tutabilen cihazdır.

Elektrik regülatörlerinden biri olan ve hassas cihazlara takılan gerilim ayarlayıcılardır. Regülatör aynı zamanda elektronik koruma sistemi sayesinde ayar dışındaki gerilimlerdeki düşme ve yükselmelerde de çıkış gerilimini elektromekanik olarak keserler. Şebeke voltajındaki düşme ve yükselmelerden meydana gelebilecek bütün hasarları da önler. Düzensiz olan voltajı dengeye sokar.

Regülatörün ev tipi regülatör ve sanayi tipleri vardır. Ev tipi regülatör bir fazlı regülatör, sanayi tipleri için üç fazlı regülatör kullanılır. Elektrikte gerilim, akım, frekans ve akım yoğunluğu gibi elektriksel büyüklüklerin regülasyonu yapılır.

1 fazlı regülatör (monofaze regülatör);  160/250 volt arası giriş ayar aralığında 220 VAC, 3 fazlı regülatör (trifaze regülatör);  275/440 volt ayar aralığında 380 VAC olarak çıkışa yansıtır.

Regülatör Yapısı

Regülatörler, regülasyonun tipine ve kullanıldıkları alanlara göre basit veya karmaşık yapıda olabilirler. Bir regülatörde, temel olarak bir bulucu eleman, bir yayım organı ve bir servo motor bulunur.

• Bulucu eleman; ayarlanmış büyüklüğün değişimlerini ölçer.
• Yayım organı; ayarlayıcı büyüklüğün değişimlerini, ayarlanmış büyüklükle bu büyüklüğün sâbit tutulacak değerleri arasındaki farkı düzenler.
• Servo motor; ayarlayıcı büyüklüğün yayım organı tarafından belirtilen değişimlerini yerine getirmek için gerekli gücü uygular.

Regülatör Çalışma Prensibi? 

Regülatör çalışma sisteminde transformatör ve hassas yapıdaki varyak sistemlere seri bağlanır. Güçlendirici (booster) olan bu cihazlar gerilim dengelemesini en iyi şekilde ayarlar. Regülatörler temelde bir bulucu eleman bir servo motor ve yayım organından oluşur. Tipleri de karmaşık veya basittir.

Yük tarafından kısa devre olduğu zaman regülatörler, meydana gelen büyük akımların ayarlanmasını sağlar. Basit seri regülatörler bu değişmelere hemen cevap veremezler. Ama karmaşık yapıda olan regülatörler değişimlere cevap verirler. Şönt sezmeli seri regülatörler küçük değişimlere anında cevap verirler.

Regülatörü koruyan emniyet elemanları, regülatörden tamamıyla ayrıdır. Genelde regülatör iş yapamaz duruma geldiği zaman devreye girer, makineyi ve sistemi durdururlar. Bütün enerji kaynaklarından pilden bile akım çekildiği zaman gerilim düşer. Gerilimin belirli sınırlar içinde kalması için bütün cihazlarda gerilim regülatörü (voltaj regülatörü veya voltaj yükseltici) kullanılır.

Regülatörler içerisinde bulunan transformatör, varyak, elektronik servo devre ile şebekeden gelen alternatif akımı önce transformatör’e sonra varyak’ a (yüksek güç ve amperli trimpot) aktarılır. Bu varyak’a bağlı olan motor ve motorun uçları servo devreye bağlıdır.  Servo devre ise güç aldığı bir transformatör’e bağlıdır.

Regülatör Çeşitleri

Regülatör çeşitleri şunlardır:

• Servo Regülatör
• Mikroişlemci Regülatör
• Statik regülatör

Regüle Devresi

Regüle devreleri şunlardır:

• Zener diyotlu regülatör
• Seri regüle devresi
• Entegre (IC) gerilim regülatörleri
• Ayarlanabilir gerilim regülatörü

Regülatör Nasıl Bağlanır?

Elektronik gerilim regülatörü güç kaynağı, beslenecek cihazın yük empedansı arasına bağlanır ve çıkış gerilimini belirli bir değerde tutmayı sağlar. Elektronik gerilim regülatörü şebeke gerilimindeki veya yük empedansındaki değişmeleri, çıkış geriliminde meydana gelen dalgalanmaları, belirli sınırlar içinde otomatik olarak dengeler.

Regülatör bağlantısı yapılırken 1 fazlı statik regülatörlerde cihazın giriş-çıkış bağlantısı cihaz üzerinde verilen bağlantı şemasına göre yapılmalıdır. Elektrik panosundan alınacak 1 faz + Nötr kablosu, cihazın arka panelinde bulunan klemens grubuna sırası ile bağlanır.

3 fazlı statik regülatörlerde cihazın giriş-çıkış bağlantısı cihaz üzerinde verilen bağlantı şemasına göre yapılmalıdır. Elektrik panosundan alınacak 3 faz + Nötr kablosu, cihazın arka panelinde bulunan klemens grubuna soldan itibaren L1-L2-L3 ve N olarak sırası ile bağlanır. Beslenecek yükün nötr ve faz bağlantısı sırası ile yapılır.

250 kVA ve üzerindeki statik regülatör güçlerinde cihazın giriş ve çıkış bağlantısı bakır bara bağlantıları üzerinden yapılır. Toprak bağlantısı şase üzerinden verilen topraklama vidasına bağlanır.

Regülatör bağlantısı yapacak kişinin elektrik teknikeri, teknisyeni veya mühendis olması kesin şarttır.

Regülatör Bağlantısı Hakkında Önemli Hususlar

• Bağlantı kablosu  seçilirken ölçü ve ağırlık tablosunda yazılı olan kablo kesiti değerlerini tercih edilmelidir.
• Regülatör bağlantısı yapılmadan önce elektrik kesilmelidir
• Regülatör şalteri 0 (sıfır) konumunda olmalıdır.
• Regülatör giriş bağlantısı  yapılırken ölçü aleti  ile şebeke fazı  bulunarak regülatörün giriş faz noktasına bağlanır.
• Bütün voltaj regülatörlerinde nötr ortak uçtur. Regülatörün nötr bağlantısına şebeke nötr’ü ve çıkış nötr ucunu bağlanmalıdır.
• Topraklama kabloları mutlaka regülatöre bağlanmalıdır.
• Regülatörün çıkış kabloları  bağlamadan önce regülatöre elektrik vererek çalışıp çalışmadığı kontrol edilerek ölçü aleti ile ölçülmelidir.
• Kablo bağlantısının doğru yapıldığından emin olunduktan sonra şalteri 1 (bir) yani mekanik by-pass (şebeke) konumuna alınmalıdır.
• Bir avometre ile regülatör giriş ve çıkış voltajları  ölçülmelidir.
• Şalter şebeke konumunda iken giriş ve çıkış voltajlarının aynı olması gerekir.
• Pako şalter  0 ( sıfır ) konumuna alınarak regülatör giriş ve çıkış voltajları yeniden okunmalıdır.
• Bu konumda regülatörün çıkışında voltaj okunmaması gerekmektedir.
• Bağlantı  son kez kontrol edilerek şalter 2 (iki) yani regülatör konumuna alınmalıdır. Regülatör devreye girecektir.
• Avometre ile giriş – çıkış voltajları okunmalıdır.
• Monofaze regülatörlerde çıkış 220 VAC ± % 3 trifaze regülatörlerde çıkış 380 VAC ± % 3 olmalıdır.
• Çıkış voltajı  bu sınır değerleri dışında ise giriş geriliminin ayar sahası sınırları içinde olup olmadığı  kontrol edilmelidir.
• Gelen voltaj bu sınırlar dışında ise çıkan voltaj değeri düşük veya yüksek olacaktır.
• Çıkış voltaj değeri  ± % 3 hassasiyet aralığının dışında olmamalıdır.
• Çıkış voltajı  normal değerler aralığında ise çıkış kabloları bağlanarak regülatör devreye alınmalıdır.
• Elektrikli motoru olan cihazlar etiket değerlerinin 2,5 ile 3 katı arası ilk kalkış (demeraj) akımı çekerler. Regülatör gücü  bu demeraj akımını  karşılayacak büyüklükte olmalıdır. Çalıştırmak istenen cihaz veya cihazlar içinde elektrikli motor var ise motor gücü 2,5 ile çarptıktan sonra üzerine diğer cihazların güçleri  eklenmelidir. Regülasyon hesabı yapıldıktan sonra çıkan güç değerine minimum % 25 tolerans verilmelidir. Örneğin regülasyon gücü 7 kva çıkıyorsa 7,5 KVA yerine 10 KVA gücünde regülatör tercih edilmelidir.

Regülatör Nerelerde Kullanılır? 

Kesintisiz güç kaynağı, tıp ve laboratuvar cihazları, telekomünikasyon cihazları, ağaç işleme makineleri, CNC tezgâhları, enjeksiyon makineleri, fotokopi, fax,  bilgisayar sistemi, radyo vericileri, televizyon vericileri, otomasyon ekipmanları, matbaa makineleri gibi özellikle iletişim araçlarında kullanılır.

Denizcilik ekipmanları, tasarım makineleri, tekstil makineleri, fotoğraf baskı makineleri, kartlı geçiş sistemleri, asansörler, dişçilik ekipmanları, ofis, imalathaneler ve atölyelerde, ev ve işyeri aydınlatma sistemleri gibi özellikle voltajın gidip gelmesinden etkilenen, birçok firmada ve şebekede regülatörler kullanılır. Regülatör kullanılmazsa birçok makine zarar görebilir.  

Servo kontrollü regülatör fiyatları her firmaya göre değişmektedir. Birçok regülatör markaları vardır. Güç faktörlerine ve kullanılan malzemelere göre regülatör fiyat listesi çıkarılmaktadır.

Önemli Not: Regülatörün kapakları kesinlikle açmamalıdır. Havalandırma deliklerinin içine herhangi bir cisim girmemeli ve bu delikler tıkanmamalıdır. Patlayıcı ve yanıcı madde bulunan ortamlarda regülatör kullanmamalıdır. Cihazın yerleştirileceği yer güneş ışığını direkt olarak almamalı ve bir ısı kaynağına yakın bulunmamalı, regülatörün arka tarafında en az 20cm’ lik bir hava boşluğu bırakılmalıdır.

Regülatör kapalı alanda -10 °C ile +40 °C sıcaklık aralığında çalışır. +40 °C ve üzerindeki olan bölgeler de ortamı klima ile soğutmak veya regülatörü kapasitesinin altında kullanmak gerekmektedir. Regülatör aşırı nemli, asitli veya metal tozunun yoğun olarak bulunduğu ortamlarda çalıştırılmamalıdır.

 

FET Nedir: (JFET, field effect transistör, alan etkili transistör): Alan Etkili Transistör (Field Effect Ttransistor), 3 uçlu bir grup yarı iletken devre elemanının genel adıdır. İki yarı iletkenin birleşiminden oluşmuş ve G-D-S adlı üç ayağı bulunan elemanlara FET denir.

FET’in ayaklarının anlamları:

• G (gate): Kapı, geçit
• D (drain): Oluk
• S (source): Kaynak

Not: Bazı FET’ lerde dördüncü bir uç daha vardır. Bu gövde (substrate) ucudur.

Alan etkili transistör (FET), BJT (çift kutuplu yüzey birleşmeli transistör)’den farklı olarak tek kutuplu bir elemandır. FET, anahtar olarak kullanıldığı zaman bir gerilimde bir sapma olmaz. FET’ ler radyasyona karşı transistörlere oranla duyarsızdır. FET, BJT’ den daha az gürültülüdür.  Yüksek ısı kararlılığı vardır. Bu nedenlerden FET çeşitleri biyomedikal sistemlerde çok kullanılır. BJT’lerin de kullanılabileceği basit devrelerde, FET’ ler BJT’ lere göre pahalı olduğu için kullanılmaz.

FET’ lerin bazı özellikleri

• Gürültü (parazit) oranları çok düşüktür.
• Akımları ısı ile fazla değişmez.
• Giriş ve çıkış empedansları alçak frekanslarda çok yüksektir. Ancak, çalışma frekansları yükseldikçe bu değer düşer.

FET Çeşitleri

Alan etkili transistör; Jonksiyon FET (JFET) veya metal oksitli yarı iletken JFET (MOSFET) olarak yapılır ve iki guruba ayrılır. Fet transistör imalatı n kanallı ve p kanallı olmak üzere iki tipte yapılır. N kanallı JFET’lerde iletim elektronla ile, P kanallı JFET’ lerde ise oyuklar ile gerçekleşir. FET’ ler  ekonomik  ve yapımı basit olduğu için kullanım alanı oldukça çok fazladır.

JFET Nedir?

JFET (junction field effect transistor – birleşim yüzeyli alan etkili transistör) imal edilen ilk alan etkili transistörlerdir (FET-field effect transistör).

JFET transistör üç (bacaklı) uçludur: Geyt (Gate), Sörs (Source), Dreyn (Drain). JFET’ lerin G bacakları normal transistörlerin beyz bacağına, source bacakları normal transitörlerin emiter bacağına, drain bacakları ise normal transistörlerin kolektör bacaklarına benzetilebilir. Normal transistör ile JFET transistör arasındaki tek fark, normal transistörün kolektör emiter arasındaki akımın, beyz’inden verilen akımla kontrol edilmesi, JFET transistör’ ün ise gate’ inden verilen gerilim ile kontrol edilmesidir.

Yani JFET’ ler gate ucundan hiçbir akım çekmez. Bu da JFET’ in en önemli özelliğidir. Bu özellik, içerisinde çok sayıda transistör bulunduran entegrelerde ısınma ve akım yönünden büyük bir avantaj sağlar.

JFET üretimi iki şekilde yapılır: N kanallı ve P kanallı olmak üzere iki tipte üretilir. Yukarıdaki şekilde JFET’in fiziksel yapısı ve elektriksel sembolü görülmektedir. JFET sembolünde, gate ucunda bulunan okun yönü kanal tipini anlatır. Ok yönü içeri doğru ise N kanal JFET, ok yönü dışarıya doğru ise P kanal JFET olduğu anlaşılır. Bu durum şekilde a ve b’de gösterilmektedir.

Üç yarı iletkenin birleşiminden oluşan transistörlerin giriş empedansı düşüktür. Bu nedenle yüksek giriş empedanslı devreler üretebilmek için karmaşık tasarımlar yapmak gerekmektedir. Yani, transistörler akım kontrollüdür. FET’lerde ise giriş ucunun direnci (empedansı) çok  yüksek olduğundan çekilen akım çok çok azdır.

JFET Yapısı ve JFET Çalışma Prensibi

N kanallı JFET ile P kanallı JFET’in çalışma prensibi aynıdır. Aralarındaki tek fark akım yönleri ile polarma gerilimlerinin ters olmasıdır.

• N kanallı FET’in çalışma prensibi

JFET’in polarmalandırılması ve elektron akışı şekil 1 üzerinde gösterilmektedir. Drain-source arasına uygulanan besleme gerilimi, drain ucu ile şase arasına bağlanır. Bu gerilim, drain devresindeki besleme gerilimi olarak ifade edilir. V_DS ile sembolize edilir. V_DS gerilimi, N kanal içerisindeki elektronların hareket etmesini sağlar. Bu elektronlar, source’den drain’e oradan da V_DS kaynağının pozitif kutbuna gider. V_DS kaynağının içinden source’e geri döner. Source ve drain üzerinden geçen bu akıma drain akımı denir. I_D ile sembolü ile gösterilir.

JFET’in gate terminali kontrol ucudur. JFET’in iletkenliğini kontrol eder. Gate terminali kullanmadan JFET’in çalışmasını inceleyelim. Aşağıda verilen devrede, V_DS gerilimi 0V (şase) yapılırsa ve V_DS besleme kaynağı da 0V’ dan başlayarak yükseltilirse kanal içerisinden geçen akım miktarı da artar. Ancak N tipi kanalın jonksiyon direnci maksimum akım değerini sınırlar. V_DS daha fazla artırıldığı zaman  JFET’ de bir ters polarma bölgesi meydana gelir. Bu polarma bölgesine, azalma bölgesi adı verilir. Azalma bölgesi, kanal akımının n maddesinin dar bir kesidi içinden geçmesini gerektirir. Bundan dolayı ile I_D akımında artık bir azalma söz konusu olur.

V_DS kaynağının daha fazla artırılması sonucu kanalın tamamen daraldığı bir duruma ulaşılır. Bu değerden sonra daha fazla akım akışı oluşmaz. Çünkü kanal kapanma moduna girmiş ve drain akımı doyuma erişmiştir. Bu durum şekilde görülmektedir.

Netice olarak, kanal direncinden dolayı drain-source arasında bir gerilim düşümü oluşur. V_DS artarken drain ve source uçlarında V_DS gerilim düşümü oluşur. Bu gerilim düşümüne ise I_D akımı neden olur.

(Şekil 2)

Şekil 2′ de görüldüğü gibi V_P noktasında, V_DS artarken I_D sabit bir değerde kalır. I_D maksimum değerine erişmiştir. I_Dmax değerine ise I_DSS denir. I_DSS kanalın doyum akımıdır. Bu anda yani I_DSS akımı, V_P değerine eriştiğinde gate-source arası gerilim de sıfırdır (V_GS =0V).  I_DSS değeri, elemanın yapısına göre belli bir değerde bulunur. Bu değer imalatçı firma tarafından verilir veya ölçülebilir.

• P kanallı FET’in Çalışma Prensibi

P kanal FET’in D ucuna (-) ve S ucuna (+) polarma uygulandığı zaman U GS geriliminin değeri 0 V ise, P maddesinden yapılmış kanaldan maksimum değerli akım geçişi olur. U GS gerilimi 0 V değerinden itibaren (+) yönde artırılırsa P-N birleşim bölgesinde elektron ve oyuk azalması ortaya çıkacağı için S’den D’ye geçen akım azalır.

JFET’in Karakteristikleri

JFET’lerde; gate ucu, kanal bölgesini (azalma bölgesi) kontrol etmek için kullanılır. Örnek olarak N kanallı bir JFET’ te, gate ile source arasına uygulanan negatif polariteli bir gerilim, gerilim azalma bölgesini büyültür. Bu durum, kanal akımının daha düşük değerlerinde kanalın kapanmasına neden olur. Eğer V_GS gerilimi artırılırsa kanalın azalma bölgesi daha da büyür. Sonuçta drain akımı aşağıdaki şekil a ve b’de gösterildiği gibi daha düşük akım seviyelerinde doyuma erişir. Karakteristikte sabit V_GS geriliminin çeşitli değerlerinde I_D ve V_DS değerleri gösterilmiştir.

Neticede N kanal bir JFET’te gate-source arasına uygulanan ters polarma artarken, kanal akımı azalır. Gate-source arasına uygulanan ters polarma gerilimi yeterli büyüklüğe erişirse kanal tamamen kapanabilir ve I_D akımı sıfıra düşebilir. Kanalın tamamen kapanıp akım geçirmemesine sebep olan ters gerilim değerine “gate-source daralma gerilimi (pinch-off)” denir. Bu değer, “V_P (V pinch-off)” ile tanımlanır.

Yukarıdaki şekiller ve grafik incelendiği zaman V_DS‘ nin küçük değeri için I_D akımının lineer olarak arttığı görülür. (Şekil 3)

V_DS gerilimi artarken kanalın daraldığı görülür. FET’in bir başka önemli karakteristiği ise transfer karakteristiği olarak ifade edilir. Transfer karakteristiği eğrisi, sabit bir drain-source (V_DS) geriliminde, gatesource (V_GS ) geriliminin fonksiyonu olarak elde edilen drain akımının (I_D) eğrisini gösterir. Transfer karakteristiği şekil 4 . a ve b’ de gösterildiği gibi elemanın iki önemli parametresi olan VP ve IDSS değerlerini verir. Transfer karakteristiği eğrisi matematiksel olarak eşitliği ile anlatılır.

Bu eşitlik ya da bu eşitlikten çizilen transfer karakteristiği V_P ve I_DSS değerlerine bağlıdır ve JFET’in çalışmasını iyi ifade eder. Transfer karakteristiği eşitliği ile şekil 4′ deki transfer karakteristiği karşılaştırıldığında; V_GS = 0 olduğunda, eşitliğin I_D = I_DSS durumunu sağladığı ve eğrinin dikey eksen I_D’ yi, I_DSS değerinde kestiği görülür.

Diğer taraftan I_D = 0 için eşitlik V_GS = V_P durumunu sağlar. I_DSS ve V_P değerleri imalatçı kataloglarında verilir. Bu değerlerden faydalanılarak transfer karakteristiği çizilebilir. Transfer karakteristiği eğrisinden ve değerlerden yararlanarak I_D değerleri de hesaplanabilir.

JFET’in polarmalandırma devresi ve grafiksel eğrisi olarak şekil 5’de görülmektedir.

I_DSS değeri, V_GS =0 durumunda elde edilen akım seviyelerinin oluşturduğu eğriden okunur. V_P değeri ise açık bir şekilde görülmez. Ancak V_P değeri en alttaki V_GS eğrisinin değerinden biraz daha büyüktür. Karakteristikteki kesik çizgi, doyum akımının aktığı noktalardan geçmektedir. Budan dolayı, kesik çizgi V_DS = V_P-V_GS durumunu göstermektedir. Bu çizgi, genel olarak drain karakteristiğinin bir parçası değildir fakat eğrinin yatay eksene (V_DS) değdiği noktanın değerini verir.

Şekil 5

Karakteristikten görüldüğü gibi aktif bölgede I_D akımı sabittir. Ancak belli bir V_DS değerinden sonra JFET bozulur, drain akımının artışı JFET tarafından artık sınırlanamaz. JFET’in bozulma gerilimi değeri BV_GDS olarak işaretlenmiştir.

BV_GDS değeri, küçük gate source polarma gerilimleri için daha büyüktür. JFET’in drain karakteristiğinde kesik çizgi ile gösterilen bölge ile bozulma eğrileri arasında kalan bölge JFET için aktif çalışma bölgesidir.

JFET’ler sinyal yükseltmek amacı ile kullanıldıklarında aktif bölgede çalıştırılır. Aktif bölgede çalışma ise büyük ölçüde dc polarma gerilimleri ile sağlanır. JFET’ler anahtarlama devrelerinde ve sayısal devrelerde çok sık kullanılır.

JFET Parametreleri ve JFET Formülleri

JFET’ e uygulanan voltajların değiştirilmesi ile, JFET’in gösterdiği davranışa parametre denir. Üretici firmalar, elemanı tanımlamak ve farklı elemanlar arasında seçim yapabilmek için gerekli olan bilgileri transistör kataloğu’ nda verir.

JFET parametreleri:

• Drain-source doyma akımı (IDSS): Gate-Source eklemi kısa devre yapıldığı zaman drain-source arasından akan akımdır.
• Gate-source kapama gerilimi (VP): Drain-Source kanalının kapandığı gerilim değeridir.
• Gate-source kırılma gerilimi (BVGDS):Bu parametre belirli bir akımda drainsource kısa devre iken ölçülür. Uygulamada bu değerin üzerine çıkılması durumunda eleman zarar görebilir.
• Geçiş iletkenliği (gm): Drain akım değişimine göre gate voltaj değişimine denir.
• Geçirgenlik, direncin tersi olduğu için birimi (MHO) veya Siemens’tir. JFET transfer karakteristiğinde iki önemli nokta IDSS ve VP değerleridir.

Geçirgenlik V_DS sabit iken drain akım değişiminin gate-source arası voltaj değişimine oranıdır. Aşağıdaki formülle hesaplanır.

Örnek soru:

I_DSS = 7,5 mA, V_P = 4 V olan p-kanallı JFET elemanının drain akımını V_GS = 2 Volt için bulunuz.

Çözüm:

JFET Polarmalandırılması (Kutuplanması)

Belli bir drain akımı ve drain-source gerilimi çevresinde JFET’in çalışması için çoğunlukla polarmalandırılması gerekir. JFET bir yükselteç olarak çalıştırılacaksa aktif bölgede çalışacak şekilde polarma gerilim ve akımları seçilir. JFET polarmalarında birçok polarma tipi kullanılabilir. Bunlar:

• Sabit Polarma Devresi

Sabit polarmalı bir JFET yükselteç devresi aşağıdaki şekilde verilmektedir. Yükselteç devresi incelediğinde polarmanın iki adet DC besleme kaynağı tarafından sağlandığı görülmektedir.  Bu devrede çift besleme kaynağı kullanılmıştır.

Şekil 6’da görüldüğü gibi giriş sinyali ile çıkış sinyali arasında 180° derece faz farkı vardır.

• Self Polarma Devresi

Pratik uygulamalarda JFET’ li yükselteçler genel olarak tek bir DC besleme kaynağı ile polarmalandırılır. Böyle bir polarma devresi şekil 8′ de görülmektedir. Devrede gate – source polarma gerilimi elde etmek için bir self polarma direnci RS kullanılmıĢtır. RS direnci uçlarında ID . RS gerilim düşümü sebebi ile pozitif bir VS gerilimi oluşur. Gate veya RG gate direncinden dc akımı geçmediği için gate gerilimi sıfır volttur. Gate gerilimi sıfır volt olduğu için, gate (0V) ile source (+V ) arasında ölçülen net gerilim negatif giriş sinyali çıkış sinyali gerilimdir (referans noktası source alındığı zaman negatif değerde ölçülür). Ölçülen bu negatif gerilim gate-source arası polarma gerilimi VGS’dir. Gate-source arası polarma bağlantısı;

olduğu devreden görülmektedir. Bu bağıntı transfer karakteristiği üzerinde gösterilir. Bunun için iki ID değeri seçilir. JFET kesimde iken; ID = 0 olur. JFET iletimde iken;

Şekil 6’ da self polarmalı JFET yükselteç devresi ve giriş-çıkış sinyal şekilleri gösterilmektedir.

• Gerilim Bölücülü Polarma

JFET için kullanılan bir diğer dc polarma devresi ve giriş-çıkış sinyal şekilleri, aşağıdaki şekil 8′ de gösterilmektedir. Bu polarma şekli, gerilim bölücülü gate polarma olarak bilinir. Bu polarma tipinde, polarma gerilimi ve akımının belirlenmesi diğer polarma devrelerindeki gibidir.

JFET Nerelerde Kullanılır?

JFET kullanım alanları; biyomedikal devrelerde yüksek frekansta çalışma giriş sinyali çıkış sinyali, (ultrasonik cihazlar) ve radyoaktiviteye karşı nispeten duyarsız (lineer accelerator-doğrusal hızlandırıcı, kobalt 60 cihazları) olduğu için çok sık kullanılır.

VHF yükselteçler, alıcı ve vericilerin radyofrekans ve alçak frekans katları, ölçü aletleri, otomatik kazanç kontrol devreleri, osilatörler, mikserler yüksek frekansta çalışacak sürme devrelerinde kullanılabilir.

JFET Sağlamlık Kontrolü

FET’lerde transistörün aksine gate ucu boşta iken drain (D)-source (S) arasından akım geçer. Gate ucu boşta iken D-S arası iletkendir. Normal bir transistör gibi ölçülürken C-E arası kısa devre olmuş gibidir. Ölçülecek malzemenin tipine ve karakteristik özelliklerine göre değişiklik gösterebilir.

Mosfet nedir: Alan etkili transistörlerin bazı tipleri gate terminali kanaldan izole edilmiş (yalıtılmış) şekilde yapılır. Bu tür alan etkili transistörlere, metal oksitli yarı iletken FET (Metal-Oxide Semiconductor FET) ya da “mosfet” denir. MOSFET’ ler; azaltan tip Mosfet (Deplation- MOSFET) ve çoğaltan tip MOSFET (Enhancment- Mosfet) olarak imal edilir. Mosfet elektronik dünyasında sık sık karşımıza çıkıyor.

Azaltan tip MOSFET’ lere kısaca D MOSFET, çoğaltan tip MOSFET’ lere ise E- Mosfet denir. Mosfet çeşitleri; her iki tip MOSFET’ inde; P kanal ve N kanal olmak üzere iki tipte imal edilir. N kanallı D- MOSFET ve E MOSFET ‘in temel yapıları aşağıdaki şekildeki gibidir. MOSFET’ lerde tıpkı JFET’ler gibi 3 uçlu aktif devre elamanları sınıfındandır. Uçlarına görevlerinden dolayı; Gate (Gate), Dreyn (Drain) ve Sörs (Source) isimleri alırlar. Şekilde verilen temel yapıda Sabstreyt (Subsrate) terminali, dördüncü uç gibi görünse de genel olarak source’e bağlanır veya şase potansiyelinde tutulur.

D-MOSFET’in yapısında kanal fiziksel olarak yapılmış durumdadır. D-MOSFET’ in, drain-source uçlarına bir dc gerilim kaynağı bağlandığı zaman drain ile source arasında bir akım oluşur. E-MOSFET’ in yapısında ise, imalat sırasında şekillendirilmiş  ya da meydana getrilmiş  bir kanal yoktur. E-MOSFET’ in; drain-source uçlarına gerilim uygulandığı zaman akım oluşması için, şarj taşıyıcılarının kanalı meydana getirmesi gerekir. Bunun için de gate ucuna gerilim uygulanmalıdır.

MOSFET ÇEŞİTLERİ

• Azaltan MOSFET (D-MOSFET) Yapısı

n-kanal ve p-kanal olmak üzere başlıca iki tipde D-MOSFET üretimi yapılır. Aşağıdaki “a” şeklinde n-kanal D-MOSFET’in yapısı ve şematik D-MOSFET sembolü görülmektedir. “b” şeklinde ise p-kanal D-MOSFET’in yapısı ve şematik sembolü görülmektedir.

N kanallı D MOSFET, p tipi gövde (substrate-sabstreyt) üzerine yerleştirilir. N tipi yarı iletken maddeden yapılan source ve drain bölgelerine, source ve drain terminalleri bir metalle (alimünyum) bağlanmıştır. Ayrıca source ve drain bölgeleri içten N tipi kanal bölgesi ile birbirine bağlanır. N kanalın üzerinde bulunan ve kanal ile gate arasındaki izolasyonu sağlayan ince silikon dioksit (SiO₂) tabakasının üzerine ince bir metal tabaka konur. Bu bileşim DMOSFET’i meydana getirir.

Şematik sembol’de elemanın gate, source ve drain uçları gösterilir. Sabsreyt ucu ise çoğunlukla source’e bağlı olarak gösterilir. Şematik gösterimde elemanın kanal tipi sabstreyt ucundaki okun yönü ile belirtilir.

Şekilde görüldüğü gibi ok yönü elemanın içine doğru ise n-kanal D-MOSFET, ok yönü dışarı doğru ise p-kanal D-MOSFET tanımlanır.

Azaltan Tip (D-MOSFET)

MOSFET Çalışma Prensibi ve Karakteristiği

N-kanallı D-MOSFET’in gate-source arasına negatif bir gerilim (V_GS) uygulandığında elektronlar kanal bölgesinin ortasına doğru itilir ve kanalda daralma meydana gelir. Yeterli büyüklükte gate-source gerilimi kanalı tamamen daraltarak kapatır. Diğer taraftan; pozitif gate-source geriliminin uygulanması durumunda, p tipi taşıyıcılar itildikleri için kanal büyüklüğünde bir artış meydana gelir. Bu durum daha çok şarj taşıyıcısının meydana gelmesine izin verdiği için daha büyük bir kanal akımı oluşur. N kanallı D-MOSFET’in transfer ve drain karakteristikleri ise aşağıdaki şekilde görülmektedir.

Karakteristik eğriler; elemanın  pozitif ve negatif gate-source geriliminde çalışmasını göstermektedir. Negatif VGS değerleri, daraltma gerilimine (pinch-off) kadar drain akımını azaltır. Bu gerilimden sonra drain akımı hiç akmaz. N kanallı D-MOSFET’in transfer karakteristiği, negatif gate-source gerilimleri için JFET karakteristiği ile aynıdır. Pozitif VGS değerleri için de bu özellik korunur. Negatif ve pozitif her iki V_GS değerinde de gate kanaldan izole edildiği için MOSFET, V_GS ‘nin her iki polarite durumunda çalıştırılabilir. İki polarite durumun da da gate akımı oluşmaktadır.

P ve N kanallı D-MOSFET’ler çalışma prensibi bakımından birbirinin benzeridir. Ancak P kanallı D-MOSFET’te polarma kaynaklarının yönü terstir. Akım taşıyıcıları oyuklardır. Gate-source gerilimi negatif olduğunda drain akımı artarken, pozitif olduğunda azalır.

Bu sebeple daralma gerilimi VP pozitif değerlidir.

• Çoğaltan Tip MOSFET (D-MOSFET) Yapısı

Çoğaltan tip MOSFET’in (E-MOSFET) yapısı ve E-MOSFET sembolü şekilde verilmektedir. E-MOSFET imalatı, mosfet üreticileri tarafından n-kanallı ve p-kanallı olmak üzere iki tipte yapılır. Şekildeki yapıdan da görüldüğü gibi E-MOSFET’in temel yapısında fiziksel olarak meydana getirilmiş bir kanal yoktur. E-MOSFET, drain ile source arasında fiziksel bir kanala sahip değildir. E-MOSFET sembolünde drain ile source arası kesik çizgilerle gösterilir. Bu durum başlangıçta E-MOSFET’de kanal olmadığını belirtmek içindir. E-MOSFET sembolünde sabsreyt ucundaki ok’un yönü E-MOSFET’ in kanal tipini belirtir. Ok yönü içeri doğru ise, N tipi kanalı ok yönü dışarı doğru ise P tipi kanalı gösterir. E-MOSFET’ lerde kanal tipi ile sabsreyt’te kullanılan yarı iletken malzemelerin tipleri terstir.

Çoğaltan (Enhancement) Tip (D-MOSFET) 

MOSFET Çalışma Prensibi ve Karakteristiği

E-MOSFET’lerde kanal, gate terminaline uygulanan harici bir besleme ile meydana getirilir. Gate-source uçları arasına pozitif bir gerilimin uygulanması, gate altında sabstreyt bölgesinde bulunan oyukları (boşlukları) iter ve orada bir azalma (deplasyon) bölgesi yaratır.

Gate gerilimi yeteri kadar pozitif değere çıkarıldığı zaman; elektronlar, pozitif gerilim tarafından bu azalma bölgesine çekilir. Böylece, drain ile source arasındaki bu bölge N kanalı gibi hareket eder. Pozitif gate gerilimi ile meydana getirilen ve şekillendirilen N kanallı E-MOSFET’in transfer ve V-I karakteristiği şekilde gösterilmektedir. Aşağıdaki şekilde  N kanallı E-MOSFET’in V-I karakteristikleri görülmektedir.

Elemanın transfer karakteristiğinden de görüldüğü gibi, gate-source gerilimi eşik (threshold) başlangıç değeri VT’yi aşıncaya kadar drain akım hiç akmaz. Bu eşik gerilimi değerinin üzerindeki pozitif gerilimlerde, artan değerli bir drain akımı meydana gelir. Bu akımın transfer karakteristiği de,

I_D = K . (V_GS – V_r)²

eşitliği yardımıyla tanımlanabilir. Eşitlik yukarıdaki formülde yalnız V_GS -V_T şartı için geçerlidir. Eşitlikte k sabitesi tipik olarak 0.3 mA/V² değerinde olan ve elemanın yapısına bağlı olan bir özelliktir. V_GS=0 volt durumunda drain akımı akmadığı için E- MOSFET’ lerde I_DS değerinden söz edilebilir. E-MOSFET’lerin çalışma alanı; D-MOSFET’ lerden daha sınırlı olmasına karşın, E-MOSFET’ler, büyük-ölçekli entegre devreler için çok kullanışlıdır. Çünkü E-MOSFET’ler basit yapılı ve küçük boyutlu elemanlardır. E-MOSFET  sembolünde drain ile source arası kesik çizgilerle gösterilir. Bu çoğaltan tip elemanda başlangıçta kanalın olmayışını belirtmek içindir. Bundan başka sabstreyt ucundaki ok P tipi sabstreyti ve N kanalı gösterir. P kanallı E-MOSFET’in sabstreyti, N tipi yarı iletkenden yapılır.

P-kanallı E-MOSFET çalışma prensibi N kanallı gibidir. Ancak, P kanallı da polarma kaynaklarının yönü terstir. Akım taşıyıcıları oyuklardır. Negatif değerli eşik gerilimi aşılıncaya kadar drain akımı yoktur. Daha büyük değerli negatif gate gerilimlerinde artan bir drain akımı vardır. Artıran tipi mosfetlerin gate uçlarına uygulanan gerilime bağlı olarak açılıp kapanan bir anahtar (mosfet switch) gibi davranma özelliğinden yararlanılarak CMOS tipi entegreler imal edilmiştir. CMOS tipi dijital entegrelerin içinde bol miktarda mosfet vardır.

MOSFET Parametreleri

JFET parametrelerinde anlatılan, drain source doyma akımı (I_DSS) , gate-source kapama gerilimi (V_P), geçiş iletkenliği (gm) parametreleri MOSFET’lerde de geçerlidir. Drain akımını veren formüller;

MOSFET’lerde geçiş iletkenliği;

bağlantısı ile bulunur.

Soru: Çoğalan tip MOSFET’te V_GS =5 V, V_T= 3V olduğuna göre drain akımını hesaplayınız.

(k=0,3 mA/ V² )

Çözüm:

MOSFET’lerin Özelliklerinden Bazıları

• Güç harcamaları çok azdır.
• İç kapasiteleri düşüktür.
• Mekanik dayanımları fazladır.
• Çok hassas yapılı oldukları için statik elektriklenmeler de bozulabilirler. Bundan dolayı montaj işlemlerinin topraklanmış havya ile yapılması gerekir.

Mosfet Sağlamlık Kontrolü

Mosfet sağlamlık testi : Mosfet sağlamlık testi avometre ile yapılır. Ölçü aletinin siyah olan prop  ucu “n mosfet” in “S” ucuna sürekli değdirilir, kırmızı prop ucu ise “D” ucuna değdirildiğinde ibre sapıyor, sonra  “G”  ucuna  değdirildiğinde bir şey göstermiyor. Bu kez kırmızı prop “S” ucuna sürekli değdirilip, siyah prop  ucu “D” ye değdirildiğinde bir şey göstermiyor. Sonra “G” ucuna  değdirilir yine bir şey göstermiyor ve tekrar “D” ucuna değdirildiğinde ibre sapıyor ise mosfet sağlamdır.

MOSFET Kullanım Alanları

RF yükselteçlerinde, yüksek frekanslı mikserlerde, anten yükselticilerinde, analog anahtar devresi, multiplexer devresi, güç kaynağı yapımında, akım sınırlayıcı devresi, faz kaydırmalı osilatör devresi, Push -Pull devresi, H-Bridge devresi, pwm hız kontrol devresi, led efekt devresi vb gibi devrelerde kullanılır. Kullanım alanları, yapısı ve özelliklerine göre mosfet fiyatları değişmektedir.

Transistör ile MOSFET’in Karşılaştırılması

Mosfet nasıl çalışır? sorusunun en kolay cevabı, pnp ve npn transistör ile karşılaştırmaktır. Mosfetin avantajı, gate akımının sıfıra yakın veya sıfır olmasıdır. Bu mosfetten 60 amper geçse bile değişmez. Herhangi bir transistörün yerine Mosfet kullanılabilir. Normal bir NPN transistör tetiklendiğinde beyz gerilimi 0,65 volt civarındadır. Mosfet ise geyt gerilimi 2-5 Volt düzeyine varmadan tetiklenmez.

Yukarıdaki şekilde  NPN transistörle N kanal mosfetin karşılaştırılması gösterilmektedir.

Şayet kaynak gerilimi 20 Volt un altında ise geyt ucuna zener diyot bağlanmalıdır. Transistör akım yükseltici olarak kullanılır.

BC547 transistörü 100mA lik yük akımı için 1 mA beyz akımına ihtiyaç duyacaktır. Bu akım kazancının 100 olduğu anlamındadır.

Mosfet voltaj kontrollü bir elemandır. Akım değeri fiziksel büyüklüğüne ve yapısına bağlıdır. Bu parametreler değiştirilemez. IRZ40 ın 35 A yük akımı için geyt ucundan 0,25 mA den daha az akım geçer.  Geyt gerilimi source geriliminden 3-4 V yüksek olduğunda iletime geçer. Drain 0,028 ohm değerinde olur.

 

Yukarıdaki şekilde PNP transistörle P kanal mosfetin karşılaştırılması gösterilmektedir.

Elektronik nedir: Elektronik, elektrik kullanarak bilgi işleyen, taşıyan veya depolayan elemanları ve sistemleri inceleyen bilim dalıdır. Serbest elektronların etkisiyle meydana gelen olayları inceleyen bilim dalına elektronik  denir.

Elektronik, elektrik akımını geçiren, direnç, iletken, yarı iletken, direnç, endüktans, vakum tüpleri, kondansatör ve nano ölçekli yapılarla imal edilen elemanların ve bu elemanların montajı ile oluşan cihazların geliştirilmesi ile ilgilenen mühendislik dalı da elektronik mühendisliğidir.

Tabiatta bulunan 109 elementten bazılarının atomlarının son yörüngelerinde (valans yörünge) bulunan negatif ( -) yüklü elektronların hareketlerinden faydalanarak çeşitli donanımları yapma bilimine elektronik denir.

Günümüzde kullanılan birçok cihaz, elektronik elamanlar kullanılarak imalatı yapılmaktadır. Hemen her endüstriyel ürünün içinde bir elektronik cihaz bulunmaktadır.

Elektroniğin çalışma alanını, elektronların (veya diğer yük taşıyıcılarının) akış hareketlerini kontrol etmek yolu ile çalışan sistemlerin incelenmesi ve kullanılması meydana getirir. Termiyonik valflar (vakum tüpleri) ve yarı iletkenler bu tür sistemlere örnek verilebilir. Günlük hayatta karşılaşılan sorunların çözülmesinde elektronik devrelerin tasarım ve imalatı, elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği biliminin donanım tasarımı alanında aynı derecede öneme sahiptir. Bütün elektronik uygulamaları gücün veya bilginin uygun aracılarla aktarılması prensibi ile çalışır. Ancak elektronik alanında çoğunlukla veri aktarımı söz konusu olmuştur. Yarıiletken cihazların imal edilmesi ve tasarlanması ile bu yolla üretilen teknolojiler çoğu defa fizik biliminin bir alt çalışma alanı olarak kabul edilir.

20. yüzyıl elektronik teknolojisinin atılıma geçtiği çağ olmuştur. 21. yüzyıl ise yaşantımızın her diliminin elektronik düzeneklerle donandığı bir yüzyıl olacaktır.

Elektronik bilim dalı tüm bilim dalları ile alakalıdır. 1920’li yıllarda uygulanmasına başlanan ilk elektronik devreler lâmbalıydı. (Lâmbalı devre elemanı: Havası boşaltılmış elektron lâmbasıdır.)

İlk elektronik devrelerin etkin bileşenleri, havası boşaltılmış cam tüpün içine yerleştirilen metal levhalardan meydana geliyordu. Bunlara  elektron tüpü veya lamba adı verilirdi. Eski tip radyo   alıcılarında bu tip lambalar kullanılmıştır. Bunların ilk basit örneği, iki elektrotlu olduğu için diyot adı verilen lambadır. 1904 yılında İngiliz bilim adamı Sir John Ambrose Fleming ilk olarak yapmıştır.

1906’da Lee de Forest diyot lambaya bir elektrot daha ilave ederek “triyotu” geliştirdi. Bu bile çok yüksek enerji gerektiren güçlü vericilerde bu lambalar kullanılmaktadır.

1948 yılında ABD’li bilim adamları; Walter Houser Brattain, William Bradford Shockley, John Bardeen,  transistorü buldular. Transistör, lambaların yaptığı her işi yapabiliyor ve daha az akım tüketiyordu, küçük ve fiyatı daha ucuzdu. 1950’ den sonra transistörlü elektronik devreler kullanılmaya başlandı.   Transistörün bulunması ile elektronik cihazlar sanayide ve evlerde kullanılması yaygınlaştı.
1960’lı yılların ortalarından sonra, transistörlerin yerine küçük olan çok fonksiyonlu elektronik devre elemanları, entegreler geliştirildi. Entegre (tümleşik devre, yonga, chip) olarak adlandırılan elemanlar, devrelerin yapısını basitleştirerek, çalışma hızını arttıran ve doğru çalışmayı sağlayan elemanlardır. Küçük bir silisyum parçası üzerinde bütün gerekli elektronik bileşenleri ve devre bağlantılarını içeren tümleşik devreler giderek daha da küçülmeye başladı. Tümleşik devrelere yonga, çip veya mikroçip de denilmektedir. Bugün elektronik devrelerin hemen hepsi tümleşik devreler halinde yapılmaktadır. Bu alandaki gelişmeler mikro elektronik dalını ortaya çıkarmıştır.

Günümüzde elektronik, çok farklı dallara (endüstriyel elektronik, görüntü sistemleri, tıp elektroniği, dijital elektronik, iletişim, güvenlik…) ayrılabilecek hale gelmiştir.

Ancak elektronik iki kısımda incelenebilir:

1. Analog (örneksel) elektronik
2. Dijital (sayısal) elektronik

Analog devreler sürekli sinyal kullanan devrelerdir. Analog temelli devrelerde sinyalin değişimi şekil “1” de görüldüğü gibi küçük zaman aralıklarında olmaktadır. Yani, her an sinyalin değerleri farklıdır ve sonsuz sayıda ara değerler söz konusudur.

Dijital özellikli devrelerde gerilimin yavaş değişmesi, ona bağlı olarak devre akımının yavaş değişimi söz konusu olamaz. Dijital yapılı devrelerin sinyallerinde şekil 2’de görüldüğü gibi iki durum söz konusudur. Yani devreden akım geçmekte veya geçmemektedir. Anlatımlarda akımın geçme anı “1” ile, geçmeme anı ise “0” ile gösterilir. Sonuç olarak analog devreler ölçüp örnekler, dijital devreler ise sayar.

Sayısal devreler; ayrık sinyal kullanan devrelerdir. Sayısal devreler Boole cebrini kullanır ve bütün dijital bilgisayarların temelini meydana getirir.

Kullanım Alanları

Günümüzde elektronik aletler birçok alanda kullanılmaktadır. Elektroniğin dallarından bazıları:

Elektroniğin Dalları

• Haberleşme Elektroniği
• Otomasyon Elektroniği
• Tüketici elektroniği
• Sayısal Elektronik
• Analog Elektronik
• Tıp Elektroniği

 

 

 

 

 

Modbus Nedir: Modbus, endüstriyel alandaki iletişim ihtiyacını karşılayan en eski seri iletişim protokollerinden biridir. Modbus aslında onun programlanabilir lojik kontrolörler PLC (Programmable Logic Controller) sektörünün ilk ve en güçlü imalatçılarından olan  Modicon firması tarafından (şimdi Schneider Electric) 1979 yılında geliştirilen Modbus, PLC’ler ile kullanılmak için geliştirilen bir seri haberleşme protokolüdür. Modbus akıllı bir cihazdır.

Modbus Haberleşme Nedir?

PLC sistemler arasında veri transferi ve bilgi alışverişini sağlayan standart bir iletişim protokolüdür. Cihazların haberleşmesi için geliştirilmiş bir protokoldür. Kolay ve hızlı, bütün üreticilere açık ve herkes tarafından telif ücreti gerektirmeden kullanılabilir bir protokol olması, günümüzde elektronik cihazlarda en yaygın kullanılan haberleşme protokolü olmasındaki büyük etkenlerden bazılarıdır. Birçok endüstri kuruluşundaki yapıda kullanılan bir protokoldür. Farklı yapılardaki cihazlar, Modbus ile haberleşebilmektedir.

Teknolojik olarak diğer standart iletişim protokollerinin yanında modbus günümüzde herhangi bir PC veya küçük bir mikroişlemci ile birlikte kullanılmakta ve mevcut pek çok endüstriyel sistemle iletişim kurabilmektedir (Anonim, 2004a). İstatistiklere göre dünya çapında 7 milyon endüstri kuruluşu, sistemleri içerisinde Modbus’u kullanmaktadır.

Modbus, çoklu sahip/köle (master/slave) sistemlerini izlemek ve aygıtları programlamak için akıllı cihazları (PLC, inverter vb.), algılayıcılar ve diğer aygıtları birbirleri ile haberleştirmek için veya alan içerisindeki cihazları uzaktan bilgisayar veya insan makine ara yüzleri ile kontrol edebilmek için kullanılabilir. Modbus, cihazlardan verilerin alındığı ve bu verilerin bir merkezde toplanabildiği bir endüstriyel ağ sistemidir.

Standart bir modbus ağında, bir adet sahip (Master) ile beraber 247 adet köle (Slave) aygıt bulunabilir. Bir önceki cümleden de anlaşılabileceği üzere köle cihazlar, 247 adet olabilir, adresleri de 1 ile 247 arasında verilebilir. Modbus ağında sahip aygıt, diğer köle aygıttan aldığı verilere göre yine köle aygıtları kontrol ettirebilir. Diğer bir ifade ile köle aygıtlar, içerisinden veri almayı ve bunlara veri yazmayı sağlayabilir.

Modbus Ne İçin Kullanılır?

Modbus açık bir protokol olduğu için farklı üreticiler, bu protokole uygun cihazları herhangi bir ücret ödemeden üretebilir ve bu protokolü kullanabilir.  Modbus endüstride standart bir iletişim protokolü durumuna geldi ve günümüzde yaygın olarak kullanılan endüstriyel elektrikli cihazların bağlantı noktasıdır. Birçok endüstri alanında çoğu üretici (firma) tarafından kullanılır.

Modbus cihazlandırma ve denetim aygıtlarından ana denetleyici veya veri toplama sistemlerine sinyal iletiminde kullanılır. Örnek olarak, bir sistem sıcaklığı ve nemi ölçer daha sonra sonuçları bilgisayara gönderir. Modbus, genelde merkezi denetim ve veri toplamada merkezi bilgisayarı, uzaktan bağlantı ünitesi’ne (RTU) bağlar. Modbus protokol sürümleri seri hatlar (Modbus RTU ve Modbus ASCII) ve Ethernet (Modbus TCP) için vardır.

Modbus Genel Özellikleri

Modicon programlanabilir kontroller, kendileriyle ve diğer cihazlarla çok çeşitli ağlar üzerinden haberleşebilirler.

MODBUS, haberleşme protokolünün OSI modelinin 7. seviyesindeki uygulama katmanıdır ve network üzerindeki çeşitli cihazlar arasındaki client/server haberleşmeyi sağlar.

MODBUS, istek / cevap protokolüdür ve fonksiyon kodları tarafından özelleştirilmiştir. MODBUS fonksiyon kodları istek/cevap birimi PDU’nun bir birimidir.

MODBUS, farklı ağ tiplerinde birbirleri arasında bağlanıp client/server haberleşme sağlayan mesaj protokolünün uygulama katmanıdır.

Modbus Nasıl Çalışır?

Modbus çalışma prensibi bir ana cihaz (master) ve ana cihaza bağlı bir veya daha fazla cihaz (slave) arasında aynı ağ üzerinde yapılan veri alışverişi üzerine kurulmuştur. Modbus cihazlar arasındaki seri hatlar üzerinden iletilmektedir. En kolay kurulum, iki cihaz, bir Master bir Slave, üzerindeki seri bağlantı noktalarını tek bir kabloyla bağlamaktadır.

Modbus, seri haberleşme standardını kullanır. Orijinal olarak Modbus, RS 232 (rs 232 to ethernet) seri haberleşme standardını kullanmaktadır. Ancak bu, sadece kısa mesafeler için geçerlidir. Uzun mesafeler için de rs 485 seri (rs 485 to ethernet) haberleşme standardını da kullanabilmektedir.

Modbus’ta veriler, bit olarak adlandırılan birler ve sıfırlardan meydana gelen seriler hâlinde gönderilmektedir. Veri aktarımı birler ve sıfırlar halinde, yani bitlerle sağlanır. Her bir bit, bir voltaj seviyesi olarak aktarılır.  Sıfırlar pozitif voltaj, birler ise negatif voltaj olarak aktarılır. Bu voltaj seviyeleri yani bitler, çok hızlı bir şekilde cihazlar arasında gönderilir. Bu hız, baud olarak adlandırılır (Örneğin 9600 baud “bit/saniye”).  İletim hızı genel olarak 960 baud’dur (saniyedeki bit miktarı). Birçok versiyonu olmasına karşın, en çok kullanılan versiyonu Modbus RTU ve Modbus TCP (modbus tcp protocol)/IP’dir.

Modbus RTU Nedir?

Modbus rtu: Modicon-Bus Remote Telemetri Unit kısaltmasıdır.

BauntRade, Node, Parity bağlantı özellikleri ile tarih-zaman formatını paket içerisinde bulundurmayan bir protokoldür, haberleşme yöntemidir. Haberleşilecek cihazların sonlandığını anlatmak için hattın sonuna bu protokolde’de 120 ohm direnç bağlanır.

MODBUS RTU Nerelerde ve Nasıl Kullanılır? 

Modbus rtu haberleşme: Kısa mesafe haberleşmede, 2 telli bağlantı ile kullanılır. Haberleşme
sırasında ne tip kablo kullanılır? 2 telli şilt (topraklı) kablo kullanılır. Kablonun özelliği iletkenliği iyi ve öz direncinin düşük olmasıdır. Bu özelliklere sahip bir kablo kullanılabilir. Standart (Modicon) kullanım 0.25 x 2 şiltli kablodur.

ModBUS alt dalları nelerdir? 2 çeşidi vardır. RTU, TCP/IP ve PLUS

Hangi PLC’ ler haberleştirilir? Katalogunda modbus protokolünü modbus poll destekleyen  bütün   enstrumanlar ile haberleşir. (örneğin; schneider ürünleri .)

Modbus protokolü (modbus rtu protocol) register yapısı 3x, 3x.bit (30000) verilerden okuma yapar, 4x, 4x.bit (40000) verilerden yazma yapar.

Modbus Veri Modeli

Modbus’ta veriler, dört farklı tablo içerisinde saklanır. Bu veriler ve Modbus adresleri aşağıdaki tablodaki gibidir. Bunlardan ayrık olanlara ON/OF değerleri kayıtlıdır (bobinler).

• İki çizelge on/off  durum değerlerini (coils), diğer ikisi de sayısal değerleri (register) saklar.
• Registerlerin ve bobinlerin sadece okunabilen veya hem okunup hem yazılabilen (biri read-only ve read-write) çeşitleri vardır.
• Her bir tablonun toplam 9999 değer vardır.
• Her bobin (coil) ya da kontak (contact) 1 bittir ve veri adresleri 0000 ile 270E arasındadır.
• Her bir register ise 1 kelime (word) =16 bit yani 2 byte’tır. Bunlarında data adresleri 0000 ile 270E arasındadır.

Örnek olarak; ilk holding Register, veri adresi 40001 numara 0000 arasındadır. Coil/Register numaraları mesajlarda gözükmezler bundan dolayı sistem adı olarak düşünülebilir. Veri adresleri ise mesajlarda kullanılırlar.

Bu iki değer arasındaki fark ise offset (sapma)’tir.

Her bir çizelge farklı bir offset’e sahiptir. 1, 10001, 30001 ve 40001.

Modbus Tester

Modbus tester programı kullanılarak modbus köle ile iletişimi test edilebilir.

4xxxx kayıtlar ve 0xxxx çıkışlar yazılabilir.

Veri birçok biçimleri (hex, bin, int) olabilir.

Bu sitenin amacı testi ve PC, Vista, 7, 8 veya 8.1 Windows XP çalıştıran modbus cihazlar taklit yüksek kaliteli, düşük maliyetli modbus yazılım sağlamaktır. Tüm yazılım zaman sınırlı deneme süresi ile programdır.

Modbus Poll köle cihazların test ve hata ayıklama için çok popüler modbus master simülatörü. Modbus RTU / ASCII ve Modbus TCP / IP desteği.

Modbus Slave 32 köle cihazları / adres alanları simüle etmek için bir köle simülatörü. Excel elektronik tablo kolay arayüzü için OLE Otomasyonu desteği.

WSMBT: C #, VB ve yönetilen C ++ için Modbus master NET kontrolü. Modbus TCP / IP desteği

WSMBS: Modbus master NET C #, VB kontrolü ve yönetilen C ++. Modbus RTU / ASCII destekler

MBAXP Excel, Visual Basic, Visual C ++, Delphi vb ActiveX denetimini kullanmak için kolay bir Modbus RTU / ASCII ve Modbus TCP / IP desteği.

 

 

NPN Transistör Çalışma Prensibi PNP Transistör  Çalışma Prensibi

NPN Transistör: Transistör yan yana birleştirilmiş iki PN diyodundan oluşur. Transistörün girişine uygulanan sinyali yükselterek akım ve gerilim kazancı sağlar. Gerektiğinde anahtarlama elemanı olarakta kullanılır. Bu yarı iletken bir elektronik devre elemanına denir.. Transistör çeşitleri arasında olan NPN transistör ve PNP transistör çalışma prensibi anlatılmaktadır.

NPN Transistör Çalışma Prensibi

NPN transistör yapısı iki N tipi yarı iletken madde arasına ince bir tabaka şeklinde yerleştirilen P tipi yarı iletken beyz maddesinden oluşmaktadır. İki N tipi madde arasındaki beyz tabakası elektron geçişini kontrol etme işlevi yapar. Transistörler geçen akımı denetleyerek küçük akımları büyütür veya küçük bir akım ile büyük bir alıcının çalışmasını sağlayabilir.

Şekilde görüldüğü gibi NPN transistörlerde, V_BB kaynağının artı ucu beyz kutbunu pozitif yükler. V_CC kaynağının eksi ucu ise emiter kutbundaki elektronları yukarı iter. Sıkışan elektronlar beyz tarafından çekilir. Yani, emiterin iletimindeki elektronlar E-B gerilim setini aşarak beyz bölgesine girerler. Ancak beyz bölgesi dar olduğu için emiter bölgesinden gelen elektronların yaklaşık %2 si beyz bölgesi tarafından çekilir. Geriye kalan %98 i kollektöre geçer.

V_CC kaynağının artı ucu elektronları kollektör bölgesine doğru çeker ve böylece elektron akışı devamlı hale gelir.  V_BB kaynağının verdiği beyz akımı devam ettiği sürece emiterden kollektöre elektron akışı sürer. NPN transistörlerde elektronlar yukarı, oyuklar ise aşağı doğru gider. Bu sebeple beyze uygulanan artı sinyal kollektörden emitere doğru akım geçirir. Emiter akımı beyz ve kollektör akımlarının toplamına eşittir.

PNP Transistör Çalışma Prensibi

Şeklimizde PNP transistör sembolü görülmektedir. PNP transistör yapısı NPN transistör yapısı ile aynıdır. Aralarındaki fark;

P tipi iki yarı iletken madde arasına ince bir tabaka şeklinde N tipi yarı iletken madde yerleştirilmiştir.

PNP transistörlerde V_BB kaynağının eksi ucu beyz kutbunu negatif yüklerken V_CC kaynağının artı ucu da emiter bölgesindeki artı yüklü oyukları yukarı iter. Bu şekilde sıkışan artı yükler beyz tarafından çekilir ve buradan kollektör bölgesine geçer.

V_CC kaynağının eksi ucu kollektör bölgesindeki oyukları kendine çektiği için oyuk hareketi bir devamlılık kazanır. V_BB akımı devam ettiği sürece emiterden kollektöre doğru bu hareket devam eder. PNP transistörlerde elektronlar aşağı, oyuklar ise yukarı doğru gider. Bu sebeple beyze tatbik edilen eksi sinyal emiterden kollektöre doğru akım geçirir.

 

BENZER YAZILAR

Transistör Nedir? 

Transistör Çeşitleri

Transistörlerde Akım ve Gerilim Yönleri 

Transistörlerin Çalışma Kararlılığını Etkileyen Faktörler

Transistör Sağlamlık Kontrolü