Kondansatör, Bobin, SMPS, Diyot

 GÖNÜLLÜ STAJ

Gün 2;

                                                 KONDANSATÖRLER(SIĞAÇLAR)

Kondansatör veya diğer adıyla kapasitörler(sığaçlar) elektrik enerjisini elektrik alan olarak depolayan elektronik devre elemanıdır. İki adet iletken plaka arasına konulmuş yalıtkan maddeden oluşur. Birimi Farad, sembolü C dir.

Kondansatörün uçları arasına bir gerilim uygulanırsa akım geçmeye başlar.

Eğer kondansatörün uçları arasında bir gerilim farkı olmazsa kondansatör dolmaya başlar ve bir süre sonra akım geçişine izin vermez.

Yani kondansatörden akan akım, kondansatörün uçları arasındaki gerilime                                                    bağlıdır.

Kondansatörde gerilim ani değişirse, akan akım miktarı birden artacağından kondansatöre zarar verir.

Kondansatörün elektrik depolama kapasitesi

-Plakalar arası uzaklığa

-Plakaların yüzey alanına

-Plakaların cinsine 

bağlıdır.

Kondansatörler doğru akımı (DC) iletmez, alternatif akımı (AC) iletirler.

Kondansatörün yapısı :

İki iletken plaka arasına yalıtkan malzeme konulmasıyla oluşur.

Bu yalıtkan kısım boş olabileceği gibi, dielektrik malzemelerde(kağıt, cam, plastik)barındırabilir.

Kondansatör Çeşitleri :

-Sarma kondansatörler: Ucuz ve güvenilir olmalarından dolayı sıkça tercih edilen kondansatör çeşitiridir. Kapasite değerleri küçüktür.

-Seramik kondansatörler : Kapasite değerleri yüksektir.

-Elektrolitik kondansatörler : Kutuplu kondansatörlerdir. Yüksek kapasite değerlerine sahiplerdir. Silindirik yapıdadırlar. SMD türleri mevcuttur.

-Kompanzasyon kondansatörler : Sabit ve ayarlı kondansatörler olmak üzere iki gruba ayrılır.

    Sabit kondansatörler:

        -Kağıtlı kondansatörler

        -Plastik kondansatörler

        -Seramik kondansatörler

        -Mika kondansatörler

        -Elektrolitik kondansatörler

        -Alüminyum elektrolitik kondansatörler

        -Tantalyum elektrolitik kondansatörler

        -SMD kondansatörler

    Ayarlı kondansatörler:

        -Varyabl kondansatörler

        -Trimer kondansatörler : Kapasitans değerleri tornavida yardımıyla değiştirilebilen kondansatör çeşitidir.

-Yalıtkan cinsine göre

        -Havalı kondansatörler

        -Mikalı kondansatörler

        -Kağıt kondansatörler

        -Elektrolitik kondansatörler

        -Polypropylene kondansatörler

        -Metalize kondansatörler

Kondansatör Çalışma Prensibi :

Kondansatöre gerilim uygulandığında plakalar birbirine eşit ve zıt elektrik yüküyle yüklenirler. Bunun sonucunda plakalar arasında elektrik alan oluşur. İletken plakalar arasında yalıtkan madde bulunduğundan burada bir yük akışı gerçekleşmez. Kaynak kesilirse ters yönde akım oluşur, negatif yükler pozitif yüklere doğru hareket eder.

Farad = Coulomb / Volt

Kondansatörlerin Devreye Bağlanması :

Kondansatörlerde diğer elektronik devre elemanları gibi devreye seri veya paralel olarak bağlanabilirler.

Kondansatörlerin seri bağlanması;

    Kondansatörler seri olarak bağlandığında eşdeğer kapasitans değerinin çarpmaya göre tersi, her bir kapasite değerinin çarpmaya göre terslerinin toplamına eşit olur.

Kondansatörlerin paralel bağlanması;

    Kondansatörler paralel olarak bağlandığında eşdeğer kapasitans değeri, her bir kapasite değerinin toplamına eşittir.

Kondansatör Formülü : Elektrik akımı, zamanda yük değişimi olarak tanımlandığından, kapasitörün akım değeri aşağıdaki gibi ifade edilebilir.

Kapasitör Değeri Okuma : Elektrolitik kapasitörlerin üzerlerinde gerilim ve kapasite değerleri belirtilmiştir, fakat seramik kapasitörler üzerinde 3 rakamlı bir kod bulunur. Bu kodun ilk iki hanesi kapasite değerini, yanındaki numara da katsayıyı temsil eder.

                            NUMARA                                                   KAPASİTE DEĞERİ 

                          

                                 101                                                       10 ✖ 10^1 = 100 F = 0,1 kF

                                 221                                                       22 ✖ 10^1 = 220 F = 0,22 kF

                                 471                                                        47 ✖ 10^1 = 470 F = 0,47 kF

                                 225                                                        22 ✖ 10^5 = 2200000 F =  2200 kF                             

                                 472                                                        47 ✖ 10^2 = 4700 F = 4,7 kF

                                 103                                                        10 ✖ 10^3 = 10000 F = 10kF

                                 

   Bu sayıların yanında bulunan harf değeri ise, kapasitörün üretim toleransını ifade eder.

Harf	Tolerans
A	±0.05
B	±0.1
C	±0.25
D	±0.5
E	±0.5%
F	±1%
G	±2%
H	±3%
J	±5 %
K	±10%
L	±15%
M	±20%
N	±30%
P	–0%, + 100%
S	–20%, + 50%
W	–0%, + 200%
X	–20%, + 40%
Z	–20%, + 80%

Kapasitör Ölçümü : Kapasitörün ölçüm birimi Farad ' dır. Farad, Uluslararası Birim Sistemi'ne göre 

1coulomb/ Volt olarak belirlenmiştir.

Bir kapasitörün değerini ölçmek için LCR metre isimli cihaz kullanılmalıdır. LCR metre, indüktör (L), kapasitör (C) ve direnç (R) ölçümü yapabilmektedir. İsmini bu devre elemanlarının harf gösterimlerinin birleştirilmesiyle almıştır.

LCR metreler, ölçüm yapılan devre elemanına bir AC gerilim uygular böylece gerilim ile akım arasındaki faz farkını ölçer. Cihazın uyguladığı gerilimin frekansı bilindiğinden, empedans aracılığıyla kapasite değeri hesaplanır.

Kondansatör Kullanım Alanları : Kondansatörler elektrik enerjisini depolamak için kullanılır.

Bir diğer kullanım alanı ise doğrultma işlemleridir.

Kondansatörler AC gerilimleri DC ye dönüştürmek için kullanılan elektronik bir devre elamanıdır. Örneğin, şehir şebekesinden alınan bir AC gerilimin, kullandığımız laptoplara DC olarak gelmesi için kondansatörlere ihtiyaç duyarız. Şehir şebekesinden gelen AC gerilim ilk önce doğrultucu diyotlar tarafından kırpılarak kondansatöre iletilir. Kondansatör gelen gerilimi dolma ve boşaltma yolu ile DC ye yakın bir gerilim haline getirmiş olur. Kondansatör eşdeğer sığa mantığı ile bu sisteme paralel olarak bir kondansatör bağlandığında, kondansatörün dolma ve boşaltma sığası daha büyük olacağından gelen gerilimi DC gerilime daha da yakınlaştırmış olur.

                                                        BOBİN ( İNDÜKTOR)

Bobin, iletken bir telin sarılarak bobin şeklini almasıyla oluşturulan elektronik devre elemanıdır. İletken tel üzerinden akım geçirirken bir elektrik alan meydana getirir. Böylece bobin, elektrik enerjisini manyetik alan olarak depolar. Manyetik alanın gücünü arttırmak için tel ferromanyetik bir malzemeden yapılan bir çekirdeğin etrafına sarılabilir.

Birimi Henry (H), simgesi L dir.

İdeal bobinler DC devrelerde kısa devre olarak görülür. Bunun nedeni DC gerilimde frekansın sıfır olmasıdır.

Bobin akımı ani olarak değişimez. Üzerinden geçen akımın oluşturduğu mayetik alan, bobin akımını aniden değiştirmek yerine seviyeli olarak arttırıp azaltabilir.

Bobin Ne İşe Yarar?

Bobinler geçici olarak manyetik alan içinde depoladığı enerjiyi daha sonra tekrar devreye bırakarak akım dalgalanmalarını ve yükselmelerini yavaşlatır.

Doğru akım altında bobinler normal bir kablo gibi işlev gösterir. Alternatif akımda ise iki durum vardır.

İlk olarak gelen akım değeri başlangıçtan maksimuma doğru giderken bobin üzerinde oluşan manyetik alanın etkisiyle bobin bu akımın artışını azaltmaya çalışır. Diğer etkisi ise oluşan maksimum akım tekrar sıfır değerine düşerken bobin bu sefer bu akımın azalışını yavaşlatmaya yönelik çalışır.

Bobinin Manyetik Alan Formülü :

    

        B = Manyetik alan

        µ = Havanın manyetik geçirgenliği

        n = Sarım sayısı

        l = Bobinin uzunluğu

Bobinlerin Bağlanaması :

 Bobinlerin seri bağlanması ;

Bobinlerin paralel bağlanması ;

Bobin Çeşitleri :

-Hava Nüveli Bobinler : Genellikle yüksek frekanslı devrelerde kullanılan bobinlerdir.

-Ferrit (Ferit) Nüveli Bobinler 

-Demir Nüveli Bobinler : Genellikle filtreleme ve ses frekanas devrelerinde kullanılır.

-Sac Nüveli Bobinler

-Nüvesi Hareketli Bobinler : Nüvesi hareketli bobinlerde nüvenin hareketi ile bobinin manyetik alanı ve buna bağlı olarak da indüktans değeri değiştirilebilir.

-Sargı Ayarlı Bobinler 

-Kademeli Bobinler 

-SMD Bobin

-Toroid Bobin

İndüktörün Kullanım Alanları : Kullandığımız motorlar, hoparlörler, trafolar, elektromıknatıslar aslında birer indüktördür.

Elektrikte ; 

-Doğrultucularsa şok bobini

-Transformatör

-Isıtıcı

-Elektromıknatıs

Elektronikte;

-Osilatör

-Telekominikasyonda role 

-Yüksek frekans devrelerinde (havalı bobin)

-Radyolarda ferrit anten elemanı

  SMPS (SWITCH MODE POWER SUPPLY) ANAHTARLAMALI GÜÇ KAYNAĞI

Enerjiyi sürekli olarak yükselterek veya alçaltarak enerji dönüşümünü ve regülasyonunu sağlayan cihazlar SMPS olarak adlandırılır.

Kullanım alanları : Bilgisayar güç kaynakları, televizyon, telefon şarj adaptörleri, monitör, ses sistemleri gibi neredeyse tüm elektronik aletlerde kullanılırlar.

Temel olarak üç tip SMPS bulunmaktadır.

-Alçaltıcı anahtarlamalı güç kaynağı

-Yükseltici  anahtarlamalı güç kaynağı

-Alçaltıcı/Yükseltici  anahtarlamalı güç kaynağı

                                                                        DİYOT

Diyot elektrik akımının sadece tek yönde geçişine izin veren, yarıiletken malzemeden yapılmış iki uçlu elektronik devre elemanıdır. Diyotun anot ve katot olmak üzere iki ucu bulunur. Diyot elektrik akımını sadece anottan katota doğru iletir. Diyotlar p-tipi ve n-tipi olmak üzere iki farklı yarıiletken malzemenin birleşmesiyle elde edilir.

Diyotlar güç devrelerinde AC gerilimi DC gerilime dönüştürmekte kullanılırlar.

Diyot Karakteristiği :

Bir elektronik devre elemanının davranışını, yani karakteristiğini akım gerilim grafiğine bakarak anlamamız mümkündür.

Diyotun ileri kutuplama bölgesinde çalışırken akım geçirmesi için Vf ile belirtilen eşik gerilimine ulaşması gereklidir.

Diyot ters kutuplama bölgesinde Vbr ile belirtilen maksimum ters gerilimine kadar akım geçirmez. Bu değer aşıldığında ise diyot artık kırılma bölgesindedir, yani diyot üzerinden ters yönde de akım geçişi olur. Buna sızıntı akımı denir. İdeal diyot işlemlerinde bu akım ihmal edilir.

Diyot Çeşitleri :

Doğrultucu Diyot : Doğrultucu diyotlar AC akımı DC akıma çevirme işleminde kullanılır. Doğrultucu diyotlar tam dalga doğrultucu ve yarım dalga doğrultucu diyot olmak üzere ikiye ayrılır.

-Yarım dalga doğrultucu diyot : Diyotun akımı tek yönde iletme özelliğinden faydalanarak oluşturulan devreye yarım dalga doğrultucu ismi verilir.

-Köprü Diyot (Tam Dalga Doğrultucu): Girişine uygulanan alternatif gerilimi doğru gerilime dönüştürür.

Schottky Diyot : N tipi yarı iletkenin yarıiletken yüzey kısmına metal eklenerek oluşturulan bir diyot türüdür. Bu diyotlar radyo cihazları ve mantık kapıları gibi yüksek frekanslı

Tünel Diyot : Tünellemeyi kullanarak çalışan diyot türüdür.

Zener Diyot : Sadece ileri yönde akım akışını değil, ters yönde de akım akışını sağlayan elektronik devre elemanıdır. Ters yönde akım iletmesi için diyot üzerine uygulanan gerilimin zener diyot ön gerilimini geçmesi gerekir. Zener diyot gerilimini geçtikten sonra akımın ters yönde iletimi de sağlanmış olur. İleri yönde kutuplamada zener diyot doğrultucu diyot özelliğini gösterir.

Işık Yayan Diyot (LED) : LED (Lighting Emited Diodes), yarı iletken elektroniklerin ışık yayabilen bileşenidir. Anot ve katottaki ileri voltaj nedeniyle LED üzerinde ışık yayılabilir.

Lazer Diyot : Elektrik enerjisini ışık enerjisine dönüştürdüğü için LED ile benzerlik gösterir. LED den farklı olarak tutarlı ışık üretir.

Foto Diyot : Genelde ters yönlü olarak çalıştırılır. Böylece ışıktan kaynaklanan küçük bir akım tespit edilebilir.

Diğer diyot çeşitleri ;

-PIN Diyot

-Vakum Diyot 

-Varaktör Diyot

-Kristal Diyot

-Mikrodalga Diyot

-Dual Diyot

-Vidalı Diyot

-Gunn Diyot

-Şokley Diyot

-Impatt Diyot

Diyotların Kullanım Alanları : 

Diyotlar, doğrultucu haricinde gerilim regülatörü, ters polarite koruması, lojik devre kapıları olarak, seri bağlı güneş panellerinde baypas amaçlı ve indüktif devrelerde gerilim sıçramalarına karşı koruma amaçlı olarak kullanılırlar.