1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNDE KULLANILAN ANAHTARLAMA … · Elektrik- Elektronik Mühendisliği Güç Elektroniği Laboratuvarı 1. Deney 4 Not: Bu deney için harici µA-mA ve mV ölçüm

Elektrik- Elektronik Mühendisliği Güç Elektroniği Laboratuvarı 1. Deney

1

1. Deney

1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNDE KULLANILAN ANAHTARLAMA ELEMANLARININ

İNCELENMESİ

DENEYİN AMACI:

Güç elektroniği devrelerinde yoğun olarak kullanılan anahtarlama elemanlarının, anahtarlama

davranışlarının incelenmesi.

GÜÇ ELEKTRONİĞİNDE KULLANILAN ANAHTARLAMA ELEMANLARINA GENEL

BAKIŞ

1.1 DİYOTLAR

Diyotlar şekil 1.1.1’ de gösterildiği gibi genellikle, bir p-tipi ve bir n-tipi yarı iletken malzemenin

birleşiminden oluşan elemanlardır. Malzemenin p-tipi olan tarafı anot, n-tipi olan tarafı ise diyodun katot

terminalini oluşturur.

Şekil 1.1.1

Diyot, katoda göre, anoda uygulanan pozitif bir gerilimle iletime geçer ve üzerinde bir gerilim

düşümü oluşur. Bu gerilim düşümü diyodun malzemesine göre değişmekle birlikte genel olarak 1V

seviyesinden daha fazla değildir. Diyodun bu gerilim değerine aynı zamanda eşik gerilim değeri denir.

Diyodun üzerine bu gerilimden daha büyük bir değer uygulanmadıkça diyot iletime geçmez ve kesim

bölgesinde kalır.

Diyoda yukarıda belirtilene göre ters yönde bir gerilim uygulanırsa yani anoda göre, katotta

pozitif bir gerilim olursa, diyot iletim göstermez ve üzerinden ters yönde çok küçük değerde bir akım

geçer. Bu akıma diyodun kaçak akımı denir. Bu akım mikroamperler ya da bir kaç miliamper

seviyesindedir. Eğer ters yönde uygulanan bu voltaj belirli bir değerin üzerine çıkarsa diyot ters yönde

kırılmaya uğrar. Bu değer diyot üretici bilgi sayfalarında ters yönde kırılma voltajı olarak belirtilmiştir.

Ters yönde kırılma durumu diyot için tehlikeli bir durumdur çünkü bu durumda, diyotun üzerinden

yüksek bir voltaj değerinde, yüksek bir akım geçmektedir. Bu durum diyotun tamamen bozulmasına

sebep olabilir. Diyota uygulanacak olan gerilimlere göre diyodun davranışlarını açıkladık. Bu

açıklamanın grafiksel olarak gösterimi aşağıdaki gibidir.

Diyotun en önemli özelliklerinden birisi diyotun kesim dönüşümü süresidir. Diyot kesim

durumuna geçerken tam olarak iletime geçmesi için, p-n jonksiyonu içerisindeki akım taşıyıcılarının tam

olarak yok olması gerekir. Bunun için diyot, üzerinden geçen akım sıfıra düşer düşmez kapanmaz ve

jonksiyon bölgesinin bu fazlalık olan akım taşıyıcılarından temizlenmesi için bir süre ters yönde akım

iletir. Diyot kesime giderken görülen bu ters yönde akım iletme süresine kesim dönüşümü süresi denir.

Bu durum şekil 1.1.3’te gösterilmiştir.


2

Şekil 1.1.2 Diyot Karakteristiği

Şebeke uygulamalarında kesim dönüşümü süresi fazla önemli değildir çünkü frekans 50/60 Hz

değerindedir. Dolayısıyla kesim dönüşümü süresine göre çok yavaş kalmaktadır. Ancak dc-dc

dönüştürücü ya da bunun gibi yüksek frekansta anahtarlama yapılan uygulamalarda kesim dönüşümü

süresi önemli olabilir.

Şekil 1.1.3

Diyotlar, kullanıldığı uygulamalardaki gereksinimlere göre sınıflandırılabilir.

* Standart Diyotlar: Genel amaçlı, kesim dönüşümü süresi kabul edilebilir

ölçeklerde olan şebeke uygulamalarında kullanılan diyotlardır.

* Schottky Diyotlar: Bu diyotların ileri iletim durumundaki gerilim düşüm değeri diğerlerine göre

düşüktür ve yapısal olarak p-n jonksiyonu içermezler. Bu sebeple kesim dönüşümü süreleri de standart

diyotlara göre daha küçüktür.

* Hızlı Dönüşümlü Diyotlar: Bu diyotlar, çok düşük kesim dönüşümü süreleri

sebebiyle yüksek anahtarlama frekanslı uygulamalarda kullanılırlar.


3

1.1.1 DİYOT KARAKTERİSTİĞİNİN ÇIKARILMASI

Y-0035-002 DIODE MODULE modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekildeki gibi yapınız.

Şekil 1.1.4

Şekil 1.1.5

Enerji ünitesindeki Ayarlı güç kaynağının gerilim potansiyometrelerini minimuma (sola), akım

potansiyometresini maksimuma (sağa) çeviriniz. Devreye gücü uygulayınız. Bu durumda diyot doğru

polarmalandırılmıştır.

DENEYİN YAPILIŞI:


4

Not: Bu deney için harici µA-mA ve mV ölçüm alanları olan MULTİMETRE kullanılacaktır.

1- Ayarlı güç kaynağı gerilimini şekil 1.1.6 ‘ deki tabloda görülen akım değerini sırayla elde ediniz.

Diyot uçlarındaki voltmetrede her akım değerine karşılık gelen gerilimi tabloya kaydediniz.

Şekil 1.1.6

2- Her basamaktaki diyot direncini ID

EDRD formülünden hesaplayınız ve yine tabloya

kaydediniz.

3- Elde edilen ID ve ED değerlerini Şekil 1.1.7’ teki grafik üzerine işaretleyip diyotun doğru

polarma karakteristik eğrisini çiziniz.

Şekil 1.1.7

4- Devre gücünü kesiniz. Devre bağlantısını Şekil 1.1.9’ deki gibi yapınız. Devreye gücü

uygulayınız. Bu durumda diyot ters polarmalandırılmıştır. Bu kez şekil 1.1.10’ daki tabloda


5

görülen gerilim değerini ayarlı güç kaynağını ayarlayarak sırasıyla elde ediniz. Her basamakta

elde edilen ID değerini tabloya kaydediniz.

Şekil 1.1.8

Şekil 1.1.9


6

Şekil 1.1.10

5- Diyot ters polarmada iken (A)seviyesinde geçen akım ne akımıdır.

Diyot üzerinden ters polarmada geçen akım azınlık taşıyıcılarının oluşturduğu sızıntı akımıdır.

6- Şekil 1.1.10’ daki tabloda elde edilen değerleri Şekil 1.1.11’ deki grafik üzerine işaretleyip

diyotun ters polarma karakteristik eğrisini çiziniz.

Şekil 1.1.11

7- Şekil 1.1.11’ deki grafik için ne söylenebilir.

Diyotun doğru yönde iletime geçmesi için uçlarında en az 0.7 V olması gerekir. Diyotlar ters

polarmada büyük direnç göstermektedir.

1.2 TRİSTÖRLER

Tristör, 4 katmanlı, pnpn yapısına sahip yarıiletken anahtarlama elemanıdır. Şekil 1.2.1’te

görüldüğü gibi 3 tane p-n jonksiyonuna sahiptir.


7

Şekil 1.2.1 Tristörün yapısı ve elektriksel sembolü

Şekil 1.2.1’den görüleceği gibi tristöre ileri yönde bir gerilim uygulandığı takdirde, J1 ve J3

jonksiyonları ileri yönde polariteli, J2 jonksiyonu ise ters yönde polariteli olacaktır. Bu durumda kapı

akımı yokken tristör ileri kesim durumunda olup üzerinden akım geçirmeyecektir. Eğer tristörün anot-

katot terminalleri arasına uygulanan gerilim artırılırsa bir noktadan sonra tristör iletime geçecektir.

Tristörün ileri iletim durumuna geçtiği bu gerilim değerine “ileri kırılma gerilimi” denir

Tristör kapı terminaline pozitif bir akım uygulandığı zaman iletim durumuna geçer ve iletim

durumundayken kapı terminalinin tristör üzerinde herhangi bir kontrol etkisi kalmaz. Tristör ancak

üzerine ters polariteli bir gerilim uygulandığı takdirde susturulabilir.

Tristörün kapı terminaline pozitif akım uygulanmasıyla tristör iletime geçer dedik. Eğer bu kapı

akımı, tristörün üzerinden geçen akım, belli bir değere gelene kadar uygulanmazsa tristör açılmayıp, ileri

kesim durumuna geri dönebilir. Tristörün, iletime geçmesi ve iletimde kalması için gerekli olan bu

minimum akıma tristörün “kenetlenme akımı” denir. Benzer şekilde tristörün, iletim durumundan kesim

durumuna geçmesi için üzerinden geçen akımın belli bir değerin altına düşmesi gerekir. Tristör, üzerinden

geçen akım bu değerin altına düşmediği sürece, üzerinde negatif bir gerilim olsa bile iletim durumunu

koruyacaktır. Sözü edilen bu akıma tristörün “tutma akımı” denir. Tutma akımının değeri, kenetlenme

akımından daha düşük bir değerdir.

Tristörler de diyotlar gibi anot-katot terminalleri arasına negatif gerilim uygulandığı takdirde

iletim göstermezler, sadece ters yönde bir kaçak akım gözlenir. Ancak bu ters yöndeki gerilim belli

değerin üzerinde olursa tristör ters yönde iletime geçer. Tristörün ters yönde iletime geçtiği bu değer “ters

kırılma gerilimi” değeridir. Tristör ters yönde kırılmaya uğradığı takdirde bozulur ve yenisiyle

değiştirilmesi gerekir.

Tristörün, yukarıda belirtilen tüm durumları şekil 1.2.2’ de grafiksel olarak verilmiştir.

Şekil 1.2.2

Tristörleri iletime sokma şartları aşağıdaki gibi özetlenebilir:

* Kapı Terminaline Akım Uygulayarak:


8

Tristörü asıl olarak iletime sokma yöntemidir. Kapı’ya uygulanan akım arttıkça tristörün

üzerindeki gerilim de düşer ve üzerinden geçen akım artar yani tristör iletime geçer. Ayrıca bir tristör,

daha yüksek kapı akımı uygulanarak, daha düşük anot-katot gerilimlerinde iletime sokulabilir.

* Anot-Katot Arasına Yüksek Gerilim Uygulayarak:

Yukarıda da belirtildiği gibi, anot katot terminalleri arasına, ileri kırılma eşik geriliminden daha

yüksek bir gerilim değeri uygulanırsa, tristör ileri yönde iletime geçer. Ancak bu tercih edilen bir

yöntem değildir. Tristörü bu şekilde iletime sokmak zararlı olabilir.

* dv/dt ile:

Eğer bir tristöre çok hızlı yükselen bir gerilim uygulanırsa tristör iletime geçebilir. Bu da

tercih edilen bir yöntem değildir.

* Işık ile:

Bir tristörün jonksiyonuna fotonlar çarparsa, bu jonksiyondaki delik- elektron çiftleri artarak

tristörü iletime sokabilir. Bu kullanım için özel olarak üretilen ışıkla aktif edilebilen tristörler

mevcuttur.

* Isı ile:

Işık etkisinde olduğu gibi ısı etkisi de delik-elektron çifti sayısını artırarak tristörü iletime

sokabilir.

1.2.1 TRİSTÖR KARAKTERİSTİĞİNİN ÇIKARILMASI

Tristör (Silikon Kontrollü Doğrultucu-SCR) Testleri

1.2.1.1. İleri Bloklama Testi

Y-0030-003 THYRISTOR MODULE modülünü yerine takınız. Devre bağlantılarını şekildeki gibi

yapınız.

Şekil 1.2.3


9

Şekil 1.2.4

DENEYİN YAPILIŞI:

1- DC Ayarlı güç kaynağını min. konuma getiriniz. Yukarıdaki devreyi kurduktan sonra enerji

veriniz.

2- Gerilimi 0-30 V aralığında değiştiriniz ve tabloyu doldurunuz.

Tristör Gerilimi

(VDC)

Tristör Akımı

(I Thy)

Tristör üzerinde düşen gerilim

(E Thy)

0

5

10

15

20

25

30

Şekil 1.2.5

3- Sonuç olarak;

Tristör kapısına herhangi bir gerilim uygulamadığımız sürece iletime geçmez. Yalıtımda kalır.


10

1.2.1.2 Geri Bloklama Testi

Şekil 1.2.6

Şekil 1.2.7


11

DENEYİN YAPILIŞI:

1- DC Ayarlı güç kaynağını min. konuma getiriniz. Yukarıdaki devreyi kurduktan sonra enerji

veriniz.

2- Gerilimi 0-30 V aralığında değiştiriniz ve tabloyu doldurunuz.

Tristör Gerilimi

(VDC)

Tristör Akımı

(I Thy)

Tristör üzerinde düşen gerilim

(E Thy)

0

5

10

15

20

25

30

Şekil 1.2.8

3- Sonuç olarak;

Tristör kapısına herhangi bir gerilim uygulamadığımız sürece iletime geçmez. Yalıtımda kalır.

1.2.1.3 Tristör’ün İleri Kırılma Gerilimi

Devreyi şekildeki gibi kurunuz.

Şekil 1.2.9


12

Şekil 1.2.10

Tristörün kapı terminalini, gösterildiği şekilde bağlayın. Şekilde görülen tristörün kapı sürücü

devresindeki potansiyometreyi maksimum dirence ayarlayınız. Devrede görülen kaynağı 15V

değerine ayarlayınız. Osiloskop bağlantılarını da yaptıktan sonra devreyi çalıştırın ve devreden geçen

sıfır akımı gözlemleyin. Daha sonra kapı sürücü devresindeki potansiyometreyi yavaş yavaş azaltarak,

kapı akımını artırın. Bu arada tristör üzerindeki gerilimi gözlemleyin. Tristör kesimde iken girişteki

gerilim tristörün anot-katot uçları arasında gözlenecektir.

Tristör iletime geçtiği zaman ise, uygulanan gerilim yüke aktarılacak ve tristörün üzerinde ileri

iletim voltajı gözlenecektir. Tristörü bu koşullarda iletime geçiren kapı akımı maksimum kapı

akımıdır. Tristör bundan daha düşük kapı akımlarıyla da iletime sokulabilir. Şimdi kapı akımını tipik

bir değere ayarlayarak, osiloskobun Y1 kanalından tristörün iletime geçtiği anı gözlemleyiniz. Bu

andaki kapı akımını (Ig) ve giriş gerilimini not ediniz. Tristörün bu sabit kapı akımı altında iletime

geçtiği giriş gerilimi, tristörün o andaki kapı akımına karşılık gelen ileri kırılma gerilimi(VBO) denir.

Farklı kapı akımları için ileri kırılma gerilimi değerlerini ölçerek not ediniz. Ig- VBO değişiminin

grafiğini çiziniz.

VBO Ig

Şekil 1.2.11


13

1.2.1.4 İleri İletim Testi

Şekil 1.2.12

Şekil 1.2.13

Deney 1.2.1.3’teki devre üzerinde elde ettiğiniz tecrübeye göre, kapı akımını tipik bir değere

ayarlayarak farklı giriş gerilimlerine göre elde ettiğiniz tristör akım ve gerilimlerini not ediniz.

Değerleri tablo haline getirerek tristör akımının tristör voltajına göre değişimini çiziniz.

Tristörün üzerinden geçen akımı 200mA seviyesine ayarlayınız. Yük olarak kullanılan Reosta

ile ayarlayarak akımı yavaş yavaş arttırınız.


14

Tristörün ileri iletim durumunda ileri bloklama durumuna geçtiği andaki akımı not ediniz. Bu

akıma tristörün tutma akımı denir.

1.3 GÜÇ BJT’LERİ VE GÜÇ MOSFET’LERİ

GÜÇ BJT’ LERİ (Bipolar Jonksiyon Transistör)

BJT’ ler yapısal olarak diyoda benzeyen, iki tane p katkılı katman arasına bir n katkılı katman

(pnp) konarak ya da iki tane n katkılı katman arasına, p katkılı bir katman (npn) konarak üretilmiş 2

tane pn jonksiyonuna sahip transistorlerdir. Elemanların sembolleri şekil 1.3.1’ de gösterilmiştir.

Şekil 1.3.1

BJT’ nin üç terminali vardır. Bunlar beyz, emitör ve kolektör (base, emittor, collector) olarak

adlandırılır. Akım kontrollü bir eleman olan BJT transistörleri, beyzine verilen akımla iletim

durumuna geçerler ve bu durumda kalmaları için sürekli olarak beyz akımına ihtiyaç duyarlar. Bu

durumda BJT transistörlerinin çıkış karakteristiği belirli bir beyz akımı için, kolektör-emitör

gerilimine karşı kolektör akımının değişimidir.

Bu değişim şekil 1.3.2’ de gösterilmiştir.

Şekil 1.3.2


15

BJTlerin, beyz ve emitörleri arasında bir pn jonksiyonu vardır. Bu sebeple diyotlarda olduğu

gibi burada da, transistör iletimdeyken 0.7V civarında bir gerilim düşümü mevcuttur ve bu gerilimin

altındaki beyz gerilimlerinde transistör kesim durumunda kalacaktır. Ayrıca iletim durumundayken,

üzerlerinde olan gerilim düşümü oldukça düşüktür. Bu nedenle iletim durumundaki güç kayıpları da

azdır. Ama azınlık akım taşıyıcısı özelliklerinden dolayı, açılma kapanma süreleri yüksek olabilir.

BJTler beyzine akım uygulanmadığı takdirde kesim durumunda olurlar ve bu durumda

transistörün zarar görmeden taşıyabileceği maksimum kolektör-emitör gerilimi vardır. Buna kırılma

gerilimi denir.

Ayrıca, azınlık akım taşıyıcılarına sahip elemanlara özgü olan negatif sıcaklık katsayısı

sebebiyle BJT’ lerin ikinci kırılma noktaları da vardır ki bu tip bozulmalar BJT ler de birincil

kırılmalara göre daha fazla gözlemlenir.

BJT lerin çalışması 3 ayrı bölgede incelenebilir. Kesim bölgesinde, sıfır ya da yetersiz beyz

akımından dolayı transistör açılmaz ve kolektör akımı akmaz. Doğrusal bölge ise genelde

yükselteçlerde kullanılan bölgedir ve gerilim-akım ilişkisi doğrusaldır. Son bölge ise doyum

bölgesidir. Bu noktada belirli bir beyz akımı için transistorün üzerinden geçebilecek maksimum akım

geçmektedir ve kolektör-emitör geriliminin artması kolektör akımını çok fazla değiştirmeyecektir.

Yukarıda da söylediğimiz gibi, genel olarak BJTlerin doğrusal bölgesi yükselteç, kesim ve

doyum bölgeleri ise anahtarlama uygulamalarında kullanılır.

GÜÇ MOSFET’LERİ (Metal-Oksit Yarıiletken Alan Etkili Transistör)

Güç MOSFETleri, ortaya çıkmalarıyla birlikte pek çok uygulamada BJT’ lere göre tercih edilir

olmuşlardır. BJT’ lere göre daha yüksek, gerilim düşümüne sahip olmalarına rağmen azınlık

taşıyıcıları olmadığı için daha yüksek anahtarlama frekanslarında kullanılabilirler ve toplamda daha

düşük kayıplara sahiptirler.

MOSFETler kapı, akaç ve kaynak olmak üzere 3 terminale sahiptirler. Kapı terminali anahtarın

diğer kısımlarından silikon dioksit bir tabakayla yalıtılmıştır. Bu sebeple kapı terminalinden

MOSFET’e azınlık taşıyıcısı akımı olmaz. Bu da MOSFET lerde, BJTlerde olan ikincil kırılma

geriliminin olmaması demektir. Ayrıca azınlık taşıyıcılarının da kanaldan dışarı atılmasını gerektiren

kesim dönüşümü de bu sebepten dolayı yoktur ve bu da MOSFETlerin açılma-kapanma sürelerine

yansır. MOSFETlerin daha hızlı uygulamalarda kullanılabilmelerinin sebebi budur.

Aşağıdaki şekilde n-kanallı ve p-kanallı MOSFETlerin sembolleri gösterilmiştir.

Şekil 1.3.3

Gerilim kontrollü bir anahtarlama elemanı olan MOSFET, kanal ayarlamalı ve kanal oluşturmalı

olarak iki çeşittir. Genel olarak kanal oluşturmalı (Enhancement type) MOSFET tipi yaygın olarak


16

kullanılır. MOSFET’i iletime sokmak için kapı-kaynak arasına gerilim uygulamak gerekir. Bu gerilim,

eğer MOSFET n-kanallı ise pozitif, p-kanallı ise negatif olacaktır.

Bu gerilim uygulandığı takdirde, akaç-kaynak arasında, voltaj uygulandığında üzerinden akım

geçebilecek bir kanal oluşur. Kapı-kaynak gerilimi ne kadar büyükse MOSFET’in üzerinden o kadar

büyük bir akım geçebilir.

Bu durumda MOSFET’in çıkış karakteristiği belirli bir kapı-kaynak voltajı için, akaç akımının,

akaç-kaynak gerilimine göre değişimidir.

Bu değişim şekil 1.3.4’ te grafiksel olarak gösterilmiştir.

Şekil 1.3.4

Kapı-kaynak arasına uygulanan gerilimle iletime geçen MOSFETlerde bu gerilimin belli bir

değerine kadar iletim olmaz. Yani MOSFET belirli bir kapı-kaynak gerilim değerine kadar açılmaz.

Bu değere MOSFET’in eşik gerilim değeri denir ve üretici bilgi sayfalarında Vth olarak gösterilir.

MOSFETteki en önemli özelliklerden biri, MOSFET’in fiziksel yapısından kaynaklanan,

terminalleri arasındaki kapasitörleridir. MOSFET aslında şekil 1.3.5’ deki gösterimiyle modellenir.

Şekil 1.3.5

Bu kapasitörler, MOSFET’in anahtarlama karakteristiği için oldukça büyük önem taşır. Çünkü

transistörün açılma, kapanma süreleri bu kapasitörlerle ilişkilidir ve dolayısıyla yüksek anahtarlama

frekanslarındaki kayıplar da doğrudan buna bağlanmaktadır. Bu kapasitör etkilerinden en önemlisi,

kapı-akaç arasında gözlemlenen ve “Miller” kapasitansı olarak adlandırılan etkidir. Miller kapasitansı,

giriş ile çıkış arasında olduğu için, transistörün yükselteç kazancıyla da katlanır ve etkisi diğerlerine

göre daha belirgindir.

Bu durum MOSFET’in anahtarlama karakteristikleriyle birlikte şekil 1.3.6’da gösterilmiştir.


17

IDS

VDS

VGS

Vth

VDD

VGG

QGS

QGD

(MILLER)

QTOTAL

Şekil 1.3.6

1.3.1 MOSFET DENEYLERİ

1.3.1.1 MOSFET Açılma Testi

Devreyi şekil 1.3.7’deki gibi kurunuz.

Şekil 1.3.7


18

Şekil 1.3.8

DENEYİN YAPILIŞI:

1- Gerekli bağlantıları yaptıktan sonra devreye gerilim veriniz.

2- Gate gerilimine yavaş yavaş artırarak osiloaskoptan çıkış gerilimini izleyiniz. Bu anda çıkış

gerilimi besleme gerilimi olan 15V civarında olmalıdır.

3- Gate gerilimi 3V civarına gelince çıkış gerilimi yavaşça azalmaya başlayacaktır. Bu andaki

gate gerilimini kaydediniz. (Mosfet iletime geçmeye başlamıştır.)

4- Gate gerilimini artırmaya devam ediniz. Çıkış gerilimi kısa bir süre sonra en az seviyesine

inecek ve artık düşmeyecektir. (Mosfet iletimdedir.)

Bu voltaj değeri 4.3V civarındadır.

5- Gate gerilimine göre çıkış grafiğini çiziniz.


19

Şekil 1.3.9

Şekil 1.3.10

1.3.1.2 MOSFET Anahtarlama Testi

Devreyi şekil 1.3.11’deki gibi kurunuz.

VGG Vçıkış

0V 15V

1V 15V

2V 15V

3V 15V

3.3V 14V

3.6V 12V

3.8V 10V

4V 5V

4.1V 2V

4.2V 1V

4.3V 1V

5V 1V

8V 1V

10V 1V


20

Şekil 1.3.11

Şekil 1.3.12

DENEYİN YAPILIŞI:

1- Girişe 10V tepe değerine sahip, 10kHz’lik kare dalga uygulayarak, VGS kapı kaynak

gerilimini(Y1), ve VDS akaç-kaynak gerilimini(Y2) osiloskopta gözlemleyerek çiziniz. Y2

kanalından gördüğünüz akaç-kaynak gerilimi gerçek akaç-kaynak gerilimi midir? Osiloskobun

ölçüm problarından birini Y ile gösterilen noktaya takarak, akaç akımını gözlemleyiniz ve

çiziniz.

Uyguladığınız kare dalganın tepe değerini 10V’den yavaş yavaş düşürerek, bir önceki

aşamada ölçüm aldığınız dalga şekillerini gözlemleyiniz. Ne gibi değişiklikler


21

gözlemliyorsunuz? Gerilimi düşürmeye devam ediniz ve MOSFET’in açılması için gerekli

olan eşik gerilimi(Vth) değerini tespit ederek, not alınız.

IGBT’LER

IGBT’ler, güç MOSFETleri ve BJT’lerinin bazı avantajlarını üzerinde toplayan bir anahtarlama

elemanıdır. MOSFET’e benzer olarak, yüksek bir kapı empedansı vardır ve bu da anahtarlama

kolaylığı sağlar. IGBTlerin , BJTler gibi, iletim gerilim düşümleri oldukça küçük, ileri kırılma

gerilimleri de oldukça büyüktür. Kapıdan kanal içerisine azınlık taşıyıcıları injeksiyonu olmadığından

BJT’ler gibi ikincil kırılma gerilimi problemleri de yoktur. BJTlerden daha yüksek anahtarlama

frekansları vardır ama MOSFET kadar yüksek hızlara ulaşamazlar. Yine de anahtarlama

karakteristikleri hemen hemen MOSFETle aynıdır.

IGBT’lerin 3 adet terminali vardır ve bunlar kapı, emitör ve kolektör olarak adlandırılır. Çıkış

karakteristiği ise belirli bir kapı-emitör gerilimi için, kolektör akımının kolektör-emitör gerilimine

göre değişimidir. IGBT’nin sembolü ve çıkış karakteristiği şekil 1.3.13’te gösterilmiştir.

Şekil 1.3.13

1.3.2 IGBT DENEYLERİ

1.3.2.1 IGBT Açılma Testi: Şekil 1.3.14’ deki devreyi kurunuz

Şekil 1.3.14


22

Şekil 1.3.15

DENEYİN YAPILIŞI:

1- Gerekli bağlantıları yaptıktan sonra devreye gerilim veriniz.

2- Gate gerilimine yavaş yavaş artırarak osiloaskoptan çıkış gerilimini izleyiniz. Bu anda çıkış

gerilimi besleme gerilimi olan 15V civarında olmalıdır.

3- Gate gerilimi 5V civarına gelince çıkış gerilimi yavaşça azalmaya başlayacaktır. Bu andaki

gate gerilimini kaydediniz. (IGBT iletime geçmeye başlamıştır.)

4- Gate gerilimini artırmaya devam ediniz. Çıkış gerilimi kısa bir süre sonra en az seviyesine

inecek ve artık düşmeyecektir. (IGBT iletimdedir.)

Bu voltaj değeri 7V civarındadır.

5- Gate gerilimine göre çıkış grafiğini çiziniz.


23

Şekil 1.3.16

Şekil 1.3.17

1.3.2.2 IGBT Anahtarlama Testi

Şekildeki devreyi kurunuz.

VGG VÇıkış

0V 15V

1V 15V

2V 15V

3V 15V

3.3V 14V

3.6V 12V

3.8V 10V

4V 5V

4.1V 2V

4.2V 1V

4.3V 1V

5V 1V

8V 1V

10V 1V


24

Şekil 1.3.18

Şekil 1.3.19

Aynı şekilde VGE kapı-emitör, VCE kolektör-emitör gerilimlerinin ve IC kolektör akımının dalga

şekillerini gözlemleyerek çiziniz. IGBT’nin iletim eşik değerini de bir önceki deneydeki gibi tespit

ediniz.


1

2. Deney

BİR FAZLI VE ÜÇ FAZLI KONTROLSÜZ DOĞRULTUCULAR

DENEYİN AMACI:

Tek faz ve 3 faz diyotlu doğrultucuların çalışmasını ve davranışlarını incelemek. Bu deneyde tek

faz ve 3 faz olmak üzere tüm yarım ve tam dalga doğrultucuları, omik ve indüktif yükler altında

incelenecektir.

DİYOTLU DOĞRULTUCULAR

Pek çok güç elektroniği uygulamasında, giriş gücü şebekeden alınan 50-60 Hz’lik AC güç

şeklindedir ve uygulamada DC’ye çevrilir. Endüstride kontrollü gerilim ya da güç aktarımı gerekmeyen

uygulamalarda maliyet açısından genel eğilim diyotlu doğrultucular kullanmak yönündedir. Diyotlu

doğrultucularda güç akışı, şebekeden yüke doğru olup sadece tek yönlüdür. DC güç kaynağı, AC motor

sürücüleri ve daha pek çok alanda diyotlu doğrultucular tercih edilmektedir.

Diyotlu doğrultucular, gerilimi şebekeden doğrulttukları için üzerlerinde, doğrultucunun türüne

göre şebekenin harmoniklerinin frekansında gerilim salınımları olur. Bunları azaltmak için çıkışa yükten

önce bir kapasitör eklenir. Kapasitör ne kadar büyük olursa çıkış gerilimindeki salınımlar da o kadar az

olacaktır. Diyotlu doğrultucuların kötü özelliklerinden bir tanesi ise şebekeden oldukça yüksek

distorsiyonlu akım çekmeleridir. Bu da harmonik standartlarıyla sınırlandırıldığı için her durumda diyotlu

doğrultucular kullanılamayabilir. Bunların yerine kontrollü doğrultucular kullanılarak çeşitli denetim

stratejileriyle birlikte akım sinüse benzetilir.

Diyotlu doğrultucuları, tek faz, üç faz ve yarım dalga doğrultucu, tam dalga doğrultucu şeklinde

sınıflandırabiliriz. Şimdi bunları inceleyelim.

Tek Faz Yarım Dalga Doğrultucu:

Tek faz yarım dalga doğrultucular pek kullanılmasalar da, doğrultucu çalışmasının anlaşılması

açısından iyi bir örnek teşkil ederler. Şekil 2.1’de tek fazlı bir yarım dalga doğrultucu görülmektedir.

Şekil 2.1 Tek faz, yarım dalga doğrultucu

Yarım dalga doğrultucu, diyotun üzerine gelen negatif gerilimi iletmemesinden dolayı, sinüs

şeklindeki gerilimin sadece pozitif kısmını doğrultacaktır.

Yük omik, ya da indüktif olabilir. Eğer yük omik bir yük ise, diyot sadece pozitif evreyi doğrultur ve

kesim durumuna geçer, ancak yük indüktif bir yük ise, yük akımı, gerilim sıfıra düştükten sonra, bir süre


2

daha pozitif yönde akmaya devam edeceği için diyot hemen kesime geçemez ve üzerindeki akım sıfıra

düşene kadar negatif gerilimi iletir. Bütün bu durumlar aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Şekil 2.2 Omik ve indüktif yük ile gerilim-akım ilişkisi

Gerilimin negatife düştüğü durumları engellemek için indüktif yüklü uygulamalarda çıkışa, boşta

çalışma diyodu(FWD) bağlanır. Bu, yüke ters paralel olarak bağlanan standart bir diyottur ve gerilim

negatife düşme eğilimi gösterdiği zaman iletime geçerek, şebeke diyodunun üzerindeki akımı kendi

üzerine alır. Böylece yük akımı boşta çalışma diyodu üzerinden akmaya devam eder ve yük üzerinde

sadece oldukça küçük olan diyodun negatif gerilimi gözlenir.

Çıkışta gözlenen gerilimin tepe değeri, diyot üzerindeki gerilim düşümü ihmal edilirse yaklaşık

olarak giriş işaretininkiyle aynıdır. Bu dalga şeklinin ortalama ve etkin değerleri integral alınarak

hesaplanabilir. Aşağıda yarım dalga doğrultucunun çıkış geriliminin ortalama ve etkin değerleri ve nasıl

hesaplandığı verilmiştir.

wtSinVtV M

dttVT

V

T

ORT 0

)(1

)()(2

1

0

wtdwtSinVV MORT

0)(

2Coswt

VV M

ORT

)0(2

CosCosV

V MORT

2

2M

ORT

VV

M

ORT

VV

M

ORT

VV

M

ORT

II

5.0

0

2 )(1

T

RMS dttVT

V 2

MRMS

VV

2

MRMS

II

Tek Faz Tam Dalga Doğrultucu:

Tek fazlı uygulamalar için oldukça sık kullanılan tam dalga ya da köprü doğrultucu devresi şekil

2.3’te gösterilmiştir.


3

Şekil 2.3 Tek Fazlı Köprü Doğrultucu

4 tane diyottan oluşan devrede, D1 ve D4 diyotları alternatif gerilimin pozitif evresini geçirecek,

D2 ve D3 diyotları da gerilimin negatif evresinde aktif olarak bu bölgeyi doğrultacaktır. Böylece çıkışta,

girişteki ac gerilimin iki katı frekansında dc bir gerilim elde edilecektir. Eğer yük indüktif olursa akım

gerilimin gerisine düşecek, ancak akımı üzerine alacak pozitif gerilim evresine geçmekte olan başka bir

diyot olduğu için yarım dalga doğrultucuda gözlenen negatif voltaj durumu köprü diyotta

gerçekleşmeyecektir. Bunlara dair dalga şekilleri şekil 2.4.’te gösterilmiştir.

Şekil 2.4. Omik ve indüktif yükle köprü doğrultucu gerilim-akım ilişkisi

Tek fazlı köprü diyotta da yük gerilim, akımlarının ortalama ve etkin değerleri aynı şekilde

integral alarak hesaplanır. Sonuçlar aşağıda verilmiştir.

M

ORT

VV

2

M

ORT

II

2

2

MRMS

VV

2

MRMS

II

Bu formüllerle verilen akım değerleri sadece omik yükler için kullanılabilir. Çünkü sadece bu

durumda akım ve gerilimlerin dalga şekilleri aynıdır.

Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu:

Şekil 2.5’te görüldüğü gibi 3 tane tek faz yarım dalga doğrultucunun ortak bir uçta birleşmesiyle

oluşmuştur. 3 faz dönüştürücüler, daha yüksek frekanslı ve daha düşük salınımı olan çıkış gerilimleri

üretirler. Böylece maliyet ve boyut açısından daha kolay filtrelenen çıkış gerilimleri elde edilmiş olur.


4

Şekil 2.5. Üç faz yarım dalga doğrultucu

Üç faz yarım dalga doğrultucuda, hangi faz daha pozitif ise o faza bağlı olan diyot iletime geçer

ve bir sonraki faz daha pozitif olup iletimi üzerine alana kadar kapanmaz. Bu durumdan da anlaşılacağı

gibi her diyot, fazlar arası gerilimin sıfır olduğu noktadan itibaren iletime geçer ve 120o boyunca iletimde

kalır. İndüktif yük durumunda da bir sonraki diyot, akımı üzerine alacağı için, gerilimin negatife düşmesi

durumu, dolayısıyla da boşta çalışma diyotu kullanımına ihtiyaç yoktur.

Üç faz yarım dalga doğrultucu yük üzerinde, giriş geriliminin 3 katı frekansında bir salınım

oluşturur. Bu sebeple “3-darbeli doğrultucu” şeklinde de adlandırılır. Çıkış geriliminin ortalama ve etkin

değerleri ise aşağıda verilen formüllerle hesaplanabilir.

2

33 MORT

VV MMRMS VVV 84.0

8

33

2

1

Üç Faz Tam Dalga Doğrultucu:

3 fazlı gerilimin mevcut olduğu endüstriyel uygulamalarda, üç faz doğrultucular, tek faza tercih

edilen bir doğrultucu çeşididir. Bunun sebebi ise, üç faz doğrultucunun, çıkışta daha düşük gerilim

salınımları vermesi ve daha yüksek güç aktarabilmesidir. Devre şeması şekil 2.6 ‘da verilmiştir.

Şekil 2.6. Üç faz köprü doğrultucu


5

Üç faz köprü doğrultucuda her koldaki diyotlar(D1-D4, D2-D5, D3-D6) birbiriyle 180o faz

farkıyla çalışırlar. Ayrıca alt ve üst grup diyotları da (D1-D3-D5, D2-D6-D4) kendi içlerinde birbirleriyle

120şer derece faz farkıyla çalışırlar. Bu doğrultucu da üç faz yarım dalga doğrultucu gibi fazlar arası

gerilim prensibine göre çalışır. Yani hangi fazlar arasındaki gerilim daha büyükse o fazlara ait, alt ve üst

grup diyotları iletime geçer. Köprünün çalışmasını incelemek için R fazının açısını 0 olarak ve diğer

fazların da sırayla 120şer derece geriden geldiğini varsayalım. Dalga şekilleri ve bu duruma göre

diyotların iletim sıraları aşağıda gösterilmiştir.

D1 D3 D5 D1

D4D6 D2 D4

D3 D5

D2 D6

VM

-VM

Şekil 2.7 Üç faz hat gerilimleri ve diyot iletim periyotları

Üstteki şekilde açıkça görülüyor ki her diyot 120 derece iletimde kalıyor ve her 60 derecede bir,

diyotlardan biri kesime giderken bir diğeri iletime geçiyor. Bu duruma göre elde edilecek olan çıkış

gerilimi aşağıda verilmiştir.

VM3

VO(t)

VM

-VM

VIN

(t)

t(ms)10 20 30 40

Şekil 2.8 Üç faz köprü doğrultucu çıkış gerilimi dalga şekli


6

Şekil 2.8’den de görüldüğü gibi 2 periyotluk sinüs için, konvertörün çıkışı 12 darbeli bir gerilim

üretmiştir. Yani tek periyotta 6 darbeli, bir başka deyişle giriş işaretinin frekansının 6 katı frekansta bir

gerilim elde ediyoruz. Bu sebeple bu doğrultucuya “6-darbeli dönüştürücü“ de denmektedir. Omik yükler

için yük akımının dalga şekli de aynı olacaktır ancak indüktif yük durumunda akım gerilimin gerisine

düşecektir. Bu durum şekil 2.9’da gösterilmiştir.

VO(t),I

O(t)

t

Şekil 2.9 İndüktif yük için oluşan akım- gerilim faz farkı

3 faz köprü doğrultucunun çıkış geriliminin ortalama ve etkin değerleri de aşağıda verilmiştir ve

gerekirse daha önceki doğrultucular için açıklandığı şekilde türetilebilir.

MM

ORT VV

V 955.03

MRMS VV 655.1

2. 1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu

2.1.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle)

Şekil 2.10’da görünen devreyi kurunuz.

Şekil 2.10


7

Şekil 2.11

Girişten verilen 55 Vrms’lik alternatif gerilimin pozitif evresi diyot tarafından geçirilecek, negatif

evresi ise, diyotun geri bloklama durumuna geçmesi sebebiyle kesilecektir. Alternatif gerilimin sadece

bir evresi geçirildiği için bu devreye yarım dalga doğrultucu denmektedir. Bağlantıları kontrol ettikten

sonra devreyi çalıştırınız. Y1 kanalındaki çıkış dalga şeklini çiziniz. Aşağıdaki ölçümleri not ediniz. Y1

Kanalında gördüğünüz gerilim dalga şekline göre, akım dalga şeklinin nasıl olmasını beklersiniz?

Direnç üzerinden alınan yük geriliminin ortalama ve etkin değeri (Vomean, Vorms)

Direnç üzerinden geçen yük akımının ortalama ve etkin değeri. (Iomean, Iorms)

Giriş akımının etkin değeri. (Iinrms)


8

Yük gerilimi

Diyot voltajı

Yük ve giriş voltajı

Şekil 2.12 Tek faz, yarım dalga doğrultucu için elde edilen dalga şekilleri


9

Max. Vo(Yük gerilimi) Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

76V 25V 0.2A 320mA

Tablo 2.1 Omik Yük İçin Deney Sonuçları

2.1.1.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle) (DLAB)

Şekil 2.13


10

Diyot voltajı

Yük voltajı

Şekil 2.14

2.1.2 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (İndüktif Yükle)

Şekil’de görülen devreyi FWD diyotunu bağlamadan kurunuz.

Şekil 2.15


11

Şekil 2.16

Osiloskopun ,Y1 kanalındaki çıkış geriliminin ve Y2 kanalındaki direnç geriliminin dalga şekliniçiziniz.

Elimizdeki dalga şekillerinden çıkış akımının dalga şeklini bulabilir miyiz; nasıl? Aşağıdaki ölçümleri

alınız.

Toplam yük üzerinden alınan çıkış geriliminin ortalama ve etkin değeri.

Toplam yük üzerinden geçen akımın ortalama ve etkin değeri.

Giriş akımının etkin değeri.

Aşağıda belirtilen indüktif yükleri uygulayarak çıkış geriliminin dalga şekillerini çiziniz

R=50 ohm--L=25mH

R=50 ohm L=100mH


12

Çıkış akım ve gerilimi 50 ohm-25 mH


Diyot gerilimi 50 ohm-25 mH


13



Diyot gerilimi 50 ohm-100 mH FWD


14

Şekil 2.17 İndüktif yüklü, yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri

Tabl

o 2.2 İndüktif Yük İçin Deney Sonuçları

2.1.2.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (İndüktif Yükle)(DLAB)

Şekil 2.18

Max Vo Ortalama Vo Ortalama Io RMS Iin

50 ohm 100mH 76V 22V 0.4A 0.48A

100ohm 25mH 76V 25V 0.2A 0.32A

50 ohm 100mH FWD ile 76V 25V 0.4A 0.48A


15

Diyot voltajı

Çıkış voltaj ve akımı 50 ohm-25 mH

Çıkış voltaj ve akımı 50 ohm-100 mH

Şekil 2.19


16

2.1.3 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu Boşta Çalışma Diyotu İle (FWD)

Şekil’de görülen devreyi kurunuz.

Şekil 2.20


17

Şekil 2.21

Y1 ve Y2 kanallarındaki dalga şekillerini çiziniz. Bu yük altında, deney 2.1.2’de aldığınız

ölçümleri alınız. FWD devrede neyi etkilemiştir?



18

Diyot gerilimi 50 ohm-100 mH FWD eklenince

Şekil 2.22 İndüktif yüklü ve serbest dolaşım diyotlu yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri

50 ohm 100mH 76V 22V 0.4A 0.48A

50 ohm 100mH FWD ile 76V 25V 0.4A 0.48A

Tablo 2.3 Serbest Dolaşım Diyodu İçin Deney Sonuçları

2.1.3.1 Tek Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu Boşta Çalışma Diyotu İle (FWD) (DLAB)


19

Şekil 2.23

Diyot gerilimi


20

Yük gerilimi ve akımı

Şekil 2.24

2. 2 Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu-Köprü Doğrultucu

2.2.1. Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu (Omik yükle)

Şekil 2.25


21

Şekil 2.26

Şekil 2.25’de görülen tam dalga doğrultucu devreyi kurunuz. Bu kez giriş geriliminin pozitif

evresini D1-D4 diyot çifti negatif evresini de D2-D3 diyot çifti geçirecektir. Bu sayede sinüs eğrisi

şeklinde bir gerilimin her iki evresi de pozitif bir gerilime dönüştürülmüş olacaktır. Bağlantıları kontrol

ederek devreyi çalıştırınız. Osiloskobun Y1 kanalından görülen çıkış geriliminin dalga şeklini çiziniz.

Çıkış geriliminin ve akımının, ortalama ve etkin değerlerini not ediniz.

Giriş geriliminin bir periyodunda, çıkış geriliminde 2 darbe gözlendiği için bu doğrultucuya 2

darbeli doğrultucu da denmektedir.


22

100 ohmluk yük üzerinde

D1 ve D2 diyot gerilimleri

Şekil 2.27 Diyotlu köprü doğrultucu için dalga şekilleri


Tablo 2.4 Tek Faz Köprü Diyot İçin Deney Sonuçları

2.2.1.1 Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu (Omik yükle) (DLAB)


23

Şekil 2.28

D1 gerilimi


24

Yük gerilimi

Şekil 2.29

2.2.2. Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu(İndüktif yükle)


Şekil 2.30


25

Şekil 2.31

Devreyi çalıştırarak Y1 kanalındaki çıkış geriliminin ve Y2 kanalındaki direnç geriliminin dalga

şeklini çiziniz. Çıkış geriliminin ve akımının ortalama ve etkin değerlerini ölçerek not ediniz. İndüktif

yük köprü doğrultucuda ne gibi etkilere sebep oldu? Köprü doğrultucularda da, endüktif yük altında,

yarım dalga doğrultucuları gibi serbest dolaşım diyotuna(FWD) ihtiyaç var mıdır?


26

Tek faz tam dalga çıkış akım ve gerilimleri 100 ohm-100 mH

D1-D2 diyot gerilimleri 100 ohm-100 mH

Tek faz tam dalga çıkış akım ve gerilimleri 100 ohm-100 mH

Şekil 2.32 İndüktif yüklü köprü doğrultucu için dalga şekilleri

Tablo 2.5 Endüktif Yük İle Tek Faz Köprü Diyot İçin Deney Sonuçları



27

2.2.2.1 Tek Fazlı Tam Dalga Doğrultucu(İndüktif yükle) (DLAB)

Şekil 2.33


28

D1 gerilimi

Yük gerilim ve akımı

Şekil 2.34

2. 3 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu

2.3.1 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle)



29

Şekil 2.35

Şekil 2.36

Üç faz yarım dalga doğrultucu, şekil 2.35’de de görüldüğü gibi 3 tane tek faz yarım dalga

doğrultucunun yüke giden ortak uçlarının bağlanması ile oluşmuştur. Deney düzeneği de şekil 2.36’de

gösterilmiştir. Devreyi kurarak osiloskobun Y1 kanalında görülen yük geriliminin dalga şeklini çiziniz.

Yük gerilim ve akımının ortalama ve etkin değerlerini not ediniz.


30

Giriş geriliminin bir periyodunda yük gerilimi üzerinde 3 darbe oluştuğundan bu doğrultucuya 3

darbeli doğrultucu da denmektedir.

100 ohmluk yük ve giriş gerilimi

D1 gerilimi


31

D1 ve D2 gerilim

Şekil 2.37 Üç faz yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri


76V 65V 662mA 325mA(tek faz)

Tablo 2.6 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu İçin Deney Sonuçları


32

2.3.1.1 Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu (Omik Yükle) (DLAB)

Şekil 2.38


33

D1 gerilimi

Giren dalga şekli


34

Çıkan dalga şekli

Şekil 2.39

2.3.2 Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Endüktif Yükle)

Üç fazlı yarım dalga doğrultucuyu şekil 2.40’de gösterildiği gibi dirence 100mH’lik seri bir

indüktans ekleyerek değiştiriniz.

Şekil 2.40


35

Şekil 2.41

Osiloskobun Y1 ve Y2 kanallarındaki gerilim dalga şekillerini çiziniz.

100 ohm-100mH yük akım ve gerilimi


36

100 ohm-100mH yük akım ve gerilimi

100 ohm-100mH yük varken yük gerilimi ve giriş gerilimi

Şekil 2.42 İndüktif yüklü, üç faz yarım dalga doğrultucu için dalga şekilleri


76V 65.6V 643mA 325mA(tek faz)

Tablo 2.7 Endüktif Yük ile Üç Faz Yarım Dalga Doğrultucu İçin Deney Sonuçları

2.3.2.1 Üç Fazlı Yarım Dalga Doğrultucu (Endüktif Yükle) (DLAB)


37

Şekil 2.43


Şekil 2.44


38

2. 4 Üç Faz Köprü Doğrultucu

2.4.1 Üç Faz Köprü Doğrultucu (Omik Yükle)

Şekil 2.45

Şekil 2.46


39

Şekil 2.45’de üç faz köprü doğrultucu görülmektedir. Yarım dalga doğrultucular şebekeye

etkilerinden dolayı genelde kullanılmazlar. Tek faz ve üç faz köprü doğrultucular yaygın olarak kullanılan

doğrultucu devreleridir. Bu deneyde üç faz köprü doğrultucunun özellikleri gösterilecektir. Devreyi

şekilde gösterildiği gibi kurup çalıştırınız. Yük geriliminin dalga şeklini çiziniz. Yük gerilim ve akımının

ortalama ve etkin değerlerini not ediniz.

300 ohmda D1 ve D2 üzerindeki gerilim

300 ohm üzerindeki voltaj

Şekil 2.47 Üç faz köprü doğrultucu için dalga şekilleri


131.5V 127V 442mA 320mA (tek faz)

Tablo 2.8 Üç Faz Köprü Doğrultucu İçin Deney Sonuçları

Giriş gerilimlerinin bir periyoduna göre yük üzerinde 6 darbeli bir gerilim oluştuğu için bu

doğrultucuya 6 darbeli doğrultucu da denmektedir.


40

2.4.1.1 Üç Faz Köprü Doğrultucu (Omik Yükle) (DLAB)

Şekil 2.48


41

D1 gerilimi

Yük gerilim ve akım

Şekil 2.49

2.4.2 Üç Fazlı Köprü Doğrultucu (İndüktif Yükle)

Şekil 2.50


42

Şekil 2.51

Şekil 2.50’ de verilen devredeki yük direncine seri olarak 100 mH’lik bir indüktans bağlayınız.

Yük geriliminin dalga şeklini çiziniz. Yük gerilim ve akımının ortalama ve etkin değerlerini ölçerek not

ediniz.


43

300 ohm 100 mH yük akım ve gerilimi



Şekil 2.52 İndüktif yüklü üç faz köprü doğrultucu için dalga şekilleri.


131.5V 127V 435mA 320mA (tek faz)

Tablo 2.9 Endüktif Yük İle Üç Faz Köprü Doğrultucu İçin Simülasyon Sonuçları

2.4.2.1 Üç Fazlı Köprü Doğrultucu (İndüktif Yükle) (DLAB)


44

Şekil 2.53


Şekil 2.54


45

SONUÇLAR

Deney 2.1.1’deki tek fazlı yarım dalga doğrultucu için ölçtüğünüz gerilimleri teorik olarak

hesaplayarak ölçülen değerlerle karşılaştırınız. Sonuçlar uyumlu mu? Değilse neden değil

belirtiniz. Yük geriliminin ve akımının dalga şeklini çiziniz.

(Tek fazlı yarım dalga doğrultucu için :

MOrt

FF

2

MRMS

FF MF :Akım ya da

gerilimin tepe değeri.)

Deney 2.1.2’deki ölçümlerde elde ettiğiniz değerleri yazarak değerleri ilk deneyle karşılaştırınız.

Yük geriliminin ve yük akımının dalga şeklini çiziniz. İndüktif yükte gerilimin niçin negatif

değere düştüğünü açıklayınız. İndüktör değerinin değiştirilmesi devreyi nasıl etkiliyor? Neden?

Açıklayınız.

Deney 2.1.3’te elde ettiğiniz dalga şekillerini çizerek deney 2.1.2 ile karşılaştırınız. Serbest

dolaşım diyotu (FWD) devrede neyi değiştirmiştir? Her iki deneyde aynı yük için ölçtüğünüz

ortalama değerleri karşılaştırınız. Sonuçları yorumlayınız.

Deney 2.2’de elde ettiğiniz gerilim ve akım dalga şekillerini çiziniz. Ölçülen gerilim ve akım

değerlerinin ortalama ve etkin değerlerini teorik olarak hesaplayarak elinizdeki değerlerle

karşılaştırınız.

(Tek fazlı köprü doğrultucu için:

MOrt

FF

2

2

MRMS

FF )

Deney 2.3.1’de elde ettiğiniz dalga şekillerini çiziniz. Yük akım ve geriliminin teorik hesaplarını

yaparak ölçtüğünüz değerlerle karşılaştırınız.

(Üç fazlı yarım dalga doğrultucu için: 2

33 LLOrt

FF )

Deney 2.4’te elde ettiğiniz yük geriliminin ve akımının dalga şeklini çiziniz. Gerekli teorik

hesapları yaparak ölçülenlerle karşılaştırınız.

(Üç fazlı köprü doğrultucu için:

LLOrt

FF

3)

Documents

1. GÜÇ ELEKTRONİĞİNDE KULLANILAN ANAHTARLAMA … · Elektrik- Elektronik Mühendisliği Güç Elektroniği Laboratuvarı 1. Deney 4 Not: Bu deney için harici µA-mA ve mV ölçüm