Kıyıcı Devreler |
DC-DC Dönüştürücü

DC akımda çalışan cihazlar için bazı dönüştürücülere ihtiyaç duyulmaktadır. Şebeke geriliminden oldukça düşük güce ihtiyaç duyan cihazların kullanımı için çeşitli devre sistemleri geliştiriliyor. Bu devrelerden kıyıcı devreleri yazımızın devamında inceliyoruz.

A- A+

21.02.2022 tarihli yazı 8822 kez okunmuştur.

DC'den DC'ye dönüştürücü olarak görev alan kıyıcı devreler DC'nin gücünün arttırılıp azaltılmasında kullanılmaktadır. Bu özellikleri nedeniyle AC devrelerin transformatörleri ile önemli bir benzerlik içerisindedirler. Çünkü kıyıcı devreler ile sabit DC gücü değişken DC gücü haline gelerek, cihazlara sağlanan DC gücü gerekli miktara ayarlanabilmektedir. Hatta literatürde, kıyıcı devrelerin DC transformatör olarak da geçtiği bilinmektedir. Birçok endüstriyel uygulama DC gerilim kaynağına bağlı şekilde işlediğinden değişken bir DC kaynağı uygulamaların performanslarını büyük ölçüde arttırmaktadır. Bu sayede, kıyıcı devrelerinin uygulamalarından olan metro arabaları, troleybüsler, pille çalışan araçlar ve benzerlerinin ekipmanlarının kontrol edilebilirlikleri daha kolaylaşmaktadır.

Temel olarak kıyıcı devre, yüksek hızlı bir anahtar gibi çalışmaktadır. Bu anahtar, çıkışta değişen veya kesikli gerilim eldesinde güç kaynağı ile bağlantıyı sağlayarak ya da kopararak çalışır. Bu yönüyle bir statik güç elektroniği cihazı işlevi görmektedir.

Kıyıcı Çeşitleri

Kıyıcı devresi olarak kullanılan cihazlar, düşük güç uygulamasında GTO, IGBT, Power BJT ve Power Mosfet olarak karşımıza çıkmaktadır. Yüksek güç uygulamasında ise Tristör veya SCR tercih edilmektedir. Bu cihazlar aşağıdaki sembolle ifade edildiği gibi kapalı olması halinde akım sadece ok yönünde hareket etmektedir.

►İlginizi Çekebilir: Hangisi Daha Tehlikeli AC mi DC mi?

Kıyıcı çeşitlerinden olan step-down'lar, çıkış tarafındaki i/p gerilim seviyesini düşürülmesinde kullanılır. CH aşağıdaki şekildeki gibi açık konuma getirildiğinde V₀, V_s'ye eşit olmakta iken, CH kapatıldığında V_s, yükten ayrılarak V₀=0 haline gelir.

►İlginizi Çekebilir: Crowbar Devresi Nedir & Nasıl Çalışır?

Düşürücü bir kıyıcının gerilim dalga biçimi aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Bu şekilde T_ON kıyıcının açık olduğu, T_OFF ise kapalı olduğu aralığı belirtmektedir. V_s, kaynak veya giriş gerilimini; V₀ çıkış veya yük gerilimini sembolize etmektedir. T ise T_ON ve T_OFF değerlerinin toplamını ifade etmektedir.

►İlginizi Çekebilir: SMPS Devresi Tasarlama | 1.Bölüm

Rezistif yüklü step down kıyıcıların çalışmasında CH açık olduğunda V₀=V_s iken, CH kapalı olduğunda V₀=0 olarak karşımıza çıkmaktadır. Aynı zamanda ortalama çıkış gerilimi hesabı, D adı verilen T_0N/T_Sile V_s'nin çarpımı ile elde edilmektedir. RMS çıkış gerilimi ise D'nin karekök değeri ile Vs değerinin çarpımı ile bulunmaktadır. T_ON, 0 ile T arasında değiştiğinden 0 ile 1 arasında 0 ve 1 dahil değer alabilmektedir. Çıkış gerilimi V₀, 0 ile V_s arasında değişen değerler aldığından her zaman çıkış gerilimi giriş geriliminden daha azdır. Dirençli yüke sahip bir düşürücü kıyıcı akım ve gerilim dalga biçimleri ise aşağıda gösterildiği gibidir.

Yükseltici kıyıcı veya yükseltici dönüştürücüler ise çıkış tarafındaki giriş gerilimi seviyesini arttırırken kullanılmaktadır. Devre şeması ve dalga biçimleri aşağıdaki şekilde gösterilmiş olup CH açık olduğunda yükü kısa devre yapmaktadır. Bu nedenle T_0N sırasında çıkış gerilimi sıfır değerinde ve indüktör şarj halinde olur. Bu da V_s'nin V_L değerine eşit olması manasına gelmektedir. CH kapalı olduğunda ise L indüktörü yük boşalımı gerçekleştirerek çıkış gerilimi için kaynak ve indüktörün gerilim değerlerinin toplamı olarak alınmaktadır. Bu sefer ortalama çıkış gerilim değeri kaynak gerilim değerinin (1-D)'ye bölünmesi ile elde edilmektedir. Böylece çıkış gerilimi, kaynak gerilimi değeri ile sonsuz arasında herhangi bir değer alabilir. Bu halde de çıkış gerilimi her zaman giriş geriliminden daha yüksek değer alarak gerilim seviyesini yükseltici etki göstermektedir.

Farklı tipteki kıyıcılara bir göz atarsak karşımıza kıyıcıların hangi çeyrekte çalıştığına göre bir analiz çıkmaktadır. Bunun sonucunda, tek çeyrekte çalışanların tek kadran kıyıcı, iki çeyrekte çalışanların iki çeyrek kıyıcı ve tüm kadranlarda çalışanların 4 kadranlı kıyıcı olarak bilindiği görülmektedir. Buna göre A ve B tipi adı verilen tek kadranlı kıyıcı, c tipi kıyıcıların ise iki kadranlı kıyıcı olarak çalışmaktadır.

Kaynak:

►electrical4u.com
►electronics-tutorial.net