Voltaj Regülatör Devre Deneyleri LM78xx ve Opamplar

Teorik detayları ile sabit ayarlanabilir regülatör devreleri deneyleri Emeği geçen Kişilere Teşekkürler

VOLTAJ REGÜLATÖRLERİ Hazırlayan : Gülhan Şahin

Bu deneyin amacı üç terminalli bir voltaj regülatörünün çalışmasını göstermektir. Günümüzde bu regülatörleri 5,6,8,10,12,15,18 ve 24 volt değerlerinde bulmak mümkündür.bu regülatörler LM 78XX serisi regülatörlerdir.

Benzer şekilde aynı voltaj ve akım değerlerinde negatif voltaj regülatörleri de mevcuttur.
IC regülatörler

Birçok kombinasyondaki, örnekleme elemanı, hata yükselteci ve kontrol elemanı entegre devre formunda mevcuttur. Bu devreler bir regüleli güç kaynağı imal etmek için birçok yıl öncesine göre işleri çok daha fazla kolaylaştırmaktadırlar. Bu kısımda bilinen üç voltaj regülatör entegre devresi tanıtılacaktır.

7800 Serisi Sabit Çıkışlı Voltaj Regülatörleri : Şekil 3-6’da gösterildiği gibi LM-7800 serisi üç terminalli regülatör, bir VIN terminali (Giriş), bir VOUT terminali (Çıkış) ve bir toprak terminali olan bir seri-geçişli regülatördür. 7800 serisinde, 5 ile 24 Volt arasında sınıflandırılmış çıkış voltajları mevcuttur. Malzeme numarasındaki son iki rakam regülatörün çıkış voltajını gösterir. Örneğin 7805 bir 5 Volt regülatör, 7812 bir 12 Volt regülatör ve 7815 bir 15 Volt regülatördür.

Her regülatör için regüleli çıkış voltajı sabittir. Regülatör Şekil 3-3’de gösterilen tüm fonksiyonlara sahiptir. Buna ek olarak, en yüksek çıkış akımını güvenli bir değerde sabitlemek ve iç güç dağılımını güvenli bir limitte tutmak için koruyucu devrelere de sahiptir. Eğer iç güç dağılımı belirlenmiş bir değere geçerse, bir termal kesici devre devreye girmektedir. Uygun soğutucularla, 7800 serisi, 1,5Amper yük akımı sağlayabilir. Dikkat edilmelidir ki, çıkış voltajının belirlenmiş değerde kalabilmesi için, örnekleme elemanı yüke yakın iyi bir toprak noktasına bağlanmalıdır.

Şekil 3.6 7800 seri regülatör

DENEY-1

Yukarıda gösterilen şekildeki devre kurulur.R1 üzerindeki Vo çıkış voltajı ölçülür. Vo/47 den Il akımı hesaplanır.

Devrenin simülasyon grafiği yukarıdaki gibidir.Vo çıkış voltajı bu grafikten de görüleceği gibi 5 volttur. I1 akımı ise 5V/47=0.106amper bulunur.

Devrenin girişine bir R2 direnci konunca aşağıdaki simülasyonda da görüleceği gibi giriş işareti düşer.

DENEY-2 Aşağıdaki gibi bir devre kurulur.100 ohm luk direnç üzerindeki çıkış voltajı simülasyon grafiğinde gösterilmiştir.

Aynı işlem 47 ve 10 ohm la gerçekleştirilirse Vo ın düştüğü görülür.

OP-AMP İLE VOLTAJ REGÜLATÖRLERİ Hazırlayan: Mehmet BİLİM

Op-amp kullanılarak gerçekleştirilen voltaj regülatörü deneyinde aşağıdaki temel soruların cevapları aranacaktır:

• Op-amp’lı voltaj regülatörü devresi nedir,
• Op-amp’lı voltaj regülatörü devresi nasıl çalışır,
• Op-amp’lı voltaj regülatörü devresinin çeşitleri nelerdir.

Lineer tüm devre gerilim regülatörleri; ayrık elemanlarla oluşturulan regülatörlere göre hem daha ekonomik, hem de daha işlevseldirler. Bu tür regülatörler genellikle seri gerilim regülatörü gibi düşünebilir. Lineer tüm devre gerilim regülatörleri; genellikle çıkış gerilimleri (sabit/ayarlı) kutuplama yönleri (pozitif/negatif) dikkate alınarak kendi aralarında sınıflandırılabilir.

DC gerilimi, tüm etkilere karşı kararlı (regüleli) hale getirebilmek için regüle işlemi önemlidir. Regüle işlemi ise regülatör devreleri kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Gelişen elektronik teknolojisi tek bir tüm devre (chip, ICs) içerisinde gerilim regülatörü üretimine olanak sağlamıştır. Günümüzde tek bir tüm devre içerisinde yüzlerce farklı tip ve özellikte gerilim regülatörü üretimi yapılmaktadır.

Sabit Gerilim Çıkışlı Lineer Tüm devreler: Tüm devre imalatçıları, çeşitli sabit gerilim değerlerinde regüleli çıkış gerilimi verebilen tip tüm devreler üreterek kullanıcıya sunmuşlardır. Sabit gerilim regülatörleri genellikle üç uçlu imal edilirler. Küçük boyutlu, kolay kullanımlı ve oldukça ucuzdurlar. Bu tür gerilim regülatörleri kendi aralarında pozitif ve negatif olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

Üç uçlu sabit pozitif gerilim regülatörü ile yapılan temel uygulama devresi Şekil-1’de çizilmiştir. Bu bağlantı tipiyle yapılan devre montajında; doğrultucu, regülatör ve beslenecek devre birbirlerine yakın iseler, C1 ve C2 kondansatörlerine gereksinim olmaz. Ancak bağlantı tablolarının boyları birkaç santimin dışına çıktığında yüksek frekanslarda titreşimi önlemek için bu kondansatörler mutlaka kullanılır. C2 kondansatörü ayrıca çıkış geriliminin kararlılığını sağlamada ve regülasyon hızını iyileştirmede kullanılmaktadır.

Şekil–1 Üç uçlu pozitif gerilim regülatörünün temel bağlantı şeması

Sabit gerilim regülatörlerinin çıkış akımları istenirse yükseltilebilir. Yüksek çıkış akımları verebilen bir devre örneği Şekil-2’de çizilmiştir. Bu devrede regülatörün çıkış akımını artırabilmek için tüm devreye bir PNP tipi güç transistörü paralel bağlanmıştır. Devrede; R1 direnci ve tüm devreden akan yük akımı, R1 direnci üzerinde transistörü süren bir gerilim düşümüne neden olur. Tüm devreden akan akım ne kadar büyükse R1’deki gerilim düşümü ve T1’den akan akım da o kadar büyük olur.

Bu durumda yük akımı, tüm devre ve transistör üzerinde ikiye bölünür. Böylece, devrenin çıkış akımı tüm devreye zarar vermeden yükseltilmiş olur. Devre çıkışından transistörün gücüne bağlı olarak yüksek akımlar alınabilir. Çıkış gerilimi sabittir.

Şekil–2 Yüksek çıkış akımları verebilen sabit regülatör devresi

Şekil-2’de verilen regülatör devresinde aşırı akım koruması yoktur. Sadece tüm devre içten aşırı akıma karşı korumalıdır. Fakat transistörde her hangi bir koruma yoktur.

DENEYİN YAPILIŞI

Üç terminalli IC Regülatör Devresi: R1= 220 ? , R2=100 ? dirençleri ile 7805 entegresi kullanılarak şekil 3 ve şekil 4’teki üç terminalli IC regülatör devreleri kurulur. Osiloskop aracılığıyla Vo dalga formları gözlemlenir. Yük akımı hesaplanır.

SONUÇ

Deneyi gerçekleştirilecek olan devrelerin Proteus devre simülasyon programı aracılığıyla gerçeklenmesi sonucu elde edilen sonuçlar:

Üç terminalli IC Regülatör Devresi:

Devre 1 ve simülasyonu

Devre 2 ve simülasyonu

AYARLANABILIR SERI VOLTAJ REGÜLATÖRÜ Hazırlayan : Gülhan Şahin

Voltaj Regülatör devrelerinin deneysel olarak gerçekleştirilmesi ve çalışma prensiplerinin incelenmesi

• Seri transistorlü Sabit Op-amp Voltaj Regülatörü devresi nasıl bir devredir? Nerelerde kullanılır?

• Ayarlanabilir Seri Voltaj Regülatörü devresi nasıl bir devredir? Nerelerde kullanılır?

Ayarlanabilir Seri Voltaj Regülatörü: Regüle işleminin amacı belli bir elektriksel büyüklüğü (gerilim veya akım) dış etkilerden bağımsız olarak sabit tutabilmektir. Regüleli bir gerilim kaynağının çıkış gerilimi, çıkış akımı yükten bağımsız olmalıdır. Örneğin 12V’luk sabit gerilim üreten regüleli bir gerilim kaynağının çıkış gerilimi daima 12V olmalıdır. Çıkış akımından, yükten veya diğer bir takım faktörlerden etkilenmemelidir.

Regülatör devresinin yüke seri veya paralel olması regülatörün tipini belirler. Paralel gerilim regülatörleri boşta akım çekmeleri, çok güç harcamaları vb nedenlerden ötürü pek tercih edilmezler. Regüle devrelerine, çıkış akımını istenilen seviyede sınırlamak amacı ile bir takım ilave düzenekler eklenebilir.

Şekil-1 Ayarlanabilir Seri Voltaj Regülatörü

Şekil-1 deki Ayarlanabilir Seri voltaj regülatörü’nde op-amp ın giriş ucu direnci sonsuz olduğu için R3 direnci üzerinden sadece zener diyot akımı akar. Q1 transistörü’nün beyz-emiter arasındaki voltajı ihmal edilirse op-amp ın çıkış voltajı devrenin çıkış voltajı olur. Bu durumda op-amp evirmeyen bir kuvvetlendirici gibi çalışmış olur.

Av (1+(R1/R2))voltaj kazancını da R1/R2 ile ayarlayabiliriz.Voltaj regülasyonu ise şöyle sağlanir: Devrede herhangi bir sebeple Vo çıkış voltajının yükseldiğini farz edelim.Bu durumda eviren girşe bağlı geri besleme voltajı da yükselecektir.Eviren giriş voltajının artmasıyla çıkış voltajı nın değeri azalır.Dolayısıyla Q1 kontrol transistorümüzün beyz akımı da azalarak yükselen Vo voltajı nın düsmesine sebep olur. Böylece regülasyon işlemi gerçekleşmiş olur.

Seri Transistörlü Sabit Op-amp Voltaj Regülatörü: Seri transistorlü Sabit Op-amp Voltaj Regülatörünün de çalışma yöntemi ayarlanabilirle bundaki fark ise op-amp ın evirmeyen kuvvetlendirci gibi değilde voltaj takipcisi gibi davranmasini sağlar.Bu da bize çıkıştan alıcamız Vo değerini ayarlayamayacağımızı gösterir.Aşağıda Sekil-2 de böyle bir devre şeması gösterilmiştir.

Şekil-2 Seri transistor lü Sabit Op-amp voltaj Regülatörü Devresi

Devrelerin simülasyon sonuçları aşağıda gösterilmiştir:

KAYNAKLAR

[1] L.Nashelsky,“Electronic Devices and Circuit Theory”, 5th ed., Prentice-Hall, 1992
[2] Prof.Dr. Mustafa ALÇI ve Yrd.Doç.Dr. Sadık KARA “Elektronik Devre Tasarımda OP-AMP ve LİNEER TÜMDEVRELER” ,Kayseri 2000

1-Elektronik devreler Lab-II deney föyü
2-Op-Amp ve Lineer Tümdevreler kitabı(Yazar:Prof.Dr.Mustafa Alçı&Prof.Dr Sadik Kara)
3-Mersin Meslek Yüksek okulu uzaktan Eğitim server ı