Yarım Dalga Doğrultucu

Doğrultucu Nedir ?

Doğrultucu, Alternatif Akımı ( AC ) Doğru Akıma ( DC ) dönüştüren basit bir diyot veya diyot grubundan oluşur.

Bir diyotun, bir yönde elektrik akımına izin verdiği  ve başka bir yönde elektrik akımına izin vermediğini biliyoruz. Bu prensibi çeşitli doğrultucular elde etmek için kullanıyoruz.

Yarım Dalga Doğrultucu

Yarım dalga doğrultucu, girişine uygulanan bir AC voltaj dalga biçiminin yalnızca yarım döngüsünün geçmesine izin vererek diğer yarım döngüsünü bloke eden bir tür doğrultucu'dur. Yarım dalga doğrultucular, AC voltajı DC voltaja dönüştürmek için kullanılır.

Yani, diyotun devreye bağlanış yönüne göre uygulanan AC sinyalin pozitif veya negatif yarı döngüsünün geçmesine izin verilir. Pozitif döngünün geçmesine izin verilirse negatif döngü engellenir, negatif döngünün geçmesine izin verilirse pozitif döngü engellenir. Bu nedenle giriş sinyalinin yarı döngüsü boşa harcanır. 

Yarım Dalga Doğrultucunun Çalışması

Doğrultucu çeşitlerinin en basit şeklidir. Yarım dalga doğrultucu oluşturmak için sadece tek bir diyot kullanılır. Devrede bir direnç ( yük ) , diyot, AC kaynak ve kullanılıyorsa bir trafo vardır.


 Pozitif yarı döngü sırasındaki diyot, iletime geçer ve akımı RL'ye ( yük direnci ) iletir. Yük boyunca, pozitif döngünün giriş AC sinyaliyle aynı olan bir voltaj oluşur.

Alternatif olarak, negatif yarı döngü sırasında diyot, iletime geçmez ve gelen akımı iletmez. Yük boyunca sadece AC giriş voltajı görünür ve pozitif yarı döngü sırasında mümkün olan net sonuçtur. 

Yarım dalgalı doğrultucu da, diyot negatif yarı çevrimler sırasında değil, pozitif yarı çevrimler sırasında iletir. Bu nedenle yarım dalga doğrultucu negatif yarı döngüleri keser.

Not: Bu başlık altında anlatılanlar pozitif yarım dalga doğrultucu devresidir.

Ripple Faktörü ( Dalgalanma Faktörü )

Yarım dalga doğrultucu tarafından üretilen bir Doğru Akım ( DC ) saf bir DC değildir, titreşimli bir DC'dir. Titreşimli DC sinyal çıkışında dalgalanmalar oluşur. Çıkış DC sinyalindeki bu dalgalanmalar, kapasitörler ve indüktörler gibi filtreler kullanılarak azaltılabilir. 

Çıkış DC sinyalinde ne kadar dalgalanma olduğunu bulmak için  γ (dalgalanma faktörü ) kullanılır. Dalgalanma faktörü ( γ ) bize çıkış DC sinyalinde bulunan dalgalanma miktarını söyler. Dalgalanma faktörü ( γ ) ne kadar düşük bir değere sahip ise çıkış DC sinyali de o kadar düzgün olur.

Aşağıdaki formül ile hesaplanır.

Yarım dalga doğrultucu için γ = 1.21 değerine sahiptir. 

Çıkışta DC voltajla birlikte bulunan istenmeyen dalgalanma DC büyüklüğün %121 'i kadardır. 

Yarım Dalga Sinyalinin DC Değeri

Yarım dalga sinyalinin DC değeri, ortalama değer ile aynıdır.

Sinyalin bir döngü boyunca ortalama değeri aşağıdaki formül ile hesaplanır:

Bu denklem bize yarım dalga sinyalinin DC değerinin tepe değerinin yaklaşık %31.8'i olduğunu söyler. Örneğin, yarım dalga sinyalinin tepe voltajı 10V ise, DC voltajı 3.18V olacaktır.

Doğrultucu Verimliliği

Doğrultucu verimliliği, DC çıkış gücünün giriş AC gücüne oranı olarak tanımlanır. Yarım dalga doğrultucunun maksimum verimliliği %40.6 'dır. 

Form Faktörü

RMS değeri ile ortalama değer arasındaki orandır.

Yarım dalga doğrultucu için F.F = 1.57 'dir.

Yarım Dalga Doğrultucuların Avantajları ve Dezavantajları

Avantajları:

Sadece ucuz, basit ve yapımının kolay olamasıdır. Devre tasarımındaki yalınlık nedeniyle basit. 

Dezavantajları:

1.  Yükteki çıkış akımı, DC bileşenine ek olarak, giriş voltajı frekansına eşit temel frekansta AC bileşen içerir. Dalgalanma faktörü yüksektir ve bu nedenle, sabit DC çıkışı sağlamak için ayrıntılı bir filtreleme gerekir. 
2. Düşük çıkış voltajı üretir. Bu nedenle verimde azdır. 
3. Güç kaybı.

Yarım Dalga Doğrultucunun Filtrelenmiş Çıkışı

 Yarım dalga doğrultucunun çıkışında titreşimdi DC elde edilir. Bu DC sabit değildir ve zamanla değişir. Bu zamanla değişen DC herhangi bir elektronik elektronik cihaza verildiğinde, cihaz düzgün çalışmayabilir ve zarar görebilir. Bu nedenle zamanla değişmeyen bir DC 'ye ihtiyacımız vardır. Sabit bir DC elde etmek için fitre adı verilen çözümler kullanılır. Enerjik DC, esas olarak hem AC hem de DC bileşenden oluşur. Yani burada filtre, çıkıştaki AC bileşenleri çıkartmak veya azaltmak için kullanılır. Filtre, dirençler, kapasitörler ve indüktörler gibi bileşenlerle oluşturulabilir. Aşağıda bir kondansatör filtresi kullanan yarım dalga doğrultucu devre şeması vardır.

Pozitif yarı döngü boyunca devreye AC voltajı uygulandığında, diyot iletime geçer.  Kapasitörün, DC bileşenlerine yüksek dirençli yol ve AC bileşenlere düşük dirençli yol verdiğini biliyoruz. Akım akışı her zaman düşük dirençli bir yoldan beslemeyi seçer. Dolayısıyla, akım akışı filtreyi aldığında, AC bileşenleri düşük dirençle karşılaşır ve DC bileşenler, kapasitörden yüksek bir dirençle karşılaşır. DC bileşenleri yük direncinden geçer (düşük direnç yolu).

İletim süresi boyunca, kondansatör gerilim beslemesinin en yüksek değerine yüklenir. Kondansatörün iki plakası arasındaki voltaj, voltaj beslemesine eşdeğer olduğundan, o zaman tamamen dolu olduğu söylenir. Şarj edildiğinde, redresöre doğru i/p AC beslemesi negatif yarı döngüyü elde edene kadar kaynağı tutar.

Doğrultucu, negatif yarı döngüye ulaştığında, diyot ters taraflı hale gelir ve içinden akımın akışına izin vermeyi durdurur. Bu süre boyunca, besleme gerilimi düşüktür, daha sonra bir kapasitörün gerilimi. Böylece kapasitör depolanan tüm akımı RL üzerinden serbest bırakır. Bu, o / p yük voltajının sıfıra düşmesini durdurur.

Kapasitörün şarj edilmesi ve boşaltılması, esas olarak giriş voltajı beslemesinin kapasitör voltajından daha az veya daha büyük olmasına bağlıdır. Doğrultucu pozitif yarı döngüye ulaştığında, diyot ileri doğru eğimli hale gelir ve akım akışının kapasitör şarjını tekrar yapmasına izin verir. Büyük bir deşarjdan geçen kapasitör filtresi, son derece düzgün bir DC voltajı oluşturacaktır. Bu nedenle, bu filtre ile düzgün bir DC gerilimi elde edilebilir.

Proteus

Yarım dalga doğrultucu devresinin proteus devre şeması ve osiloskop görüntüsü verilmiştir.

Prorteus dosyası:

https://drive.google.com/drive/folders/1SFS1qzzTwEYi6t96XvMGsjAmLPmnu7ao?usp=sharing

Bu link üzerinden devrenin proteus dosyasına ulaşabilirsiniz.



Youtube'deki videomuzu izleyerek de devrenin proteusdaki kurulumunu öğrenebilirsiniz.

Kaynakça:

https://www.electrical4u.com/half-wave-rectifiers/#:~:text=A%20half%20wave%20rectifier%20is,a%20single%20diode%20to%20construct.

https://www.physics-and-radio-electronics.com/electronic-devices-and-circuits/rectifier/halfwaverectifier.html

https://riverglennapts.com/tr/rectifier/741-half-wave-rectifiers.html

https://www.elprocus.com/half-wave-rectifier-circuit-working-principle-and-characteristics-2/

https://lastminuteengineers.com/the-half-wave-rectifier/

https://brainly.in/question/1772079

https://www.circuitstoday.com/half-wave-rectifiers#:~:text=The%20advantage%20of%20a%20half,straight%20forwardness%20in%20circuit%20design.

https://electric-shocks.com/half-wave-rectifier-with-capacitor-in-filter-and-ripple-factor-calculation/

https://www.elprocus.com/half-wave-and-full-wave-rectifier-with-capacitor-filter/

https://www.watelectronics.com/capacitor-filter-using-half-wave-rectifier-and-full-wave-rectifier/

https://www.circuitstoday.com/half-wave-rectifiers#:~:text=The%20advantage%20of%20a%20half,straight%20forwardness%20in%20circuit%20design.