Seri Regületör

Seri regülatör, yük akımını sabit tutmak için kullanılır. Bu tür bir uygulama bir veya iki transistörle gerçekleştirilebilmektedir. Transistör yük hattına seri bağlandığından, bu tür devreye seri regüle devresi veya seri regülatör denmiştir.

Seri regülatör, "pozitif" veya "negatif" regülatör olarak kullanılır.

Pozitif Seri Regülatör

Şekil 5.15 'de zener diyotlu bir seri regülatör devresi verilmiştir.
Devrenin pozitif gerilim regülatörü olarak çalışması için NPN transistör kullanılmıştır. Negatif tarafta topraklanmıştır.

Devrenin Çalışması:

Şekil 5.15 'deki Regülatörde görüldüğü gibi, transistör ve R_L yük direnci öyle seçilmiştir ki, V_C=20V 'luk kollektör gerilimi ve V_B=12V 'luk beyz geriliminde R_L yük direnci üzerinden +11,4V 'luk çıkış alınmaktadır.

Doğrultucu çıkışındaki +20V, C kondansatörünün etkisi nedeniyle AC gerilimin tepe değeridir. Kullanılan transistör NPN silikon transistör dür.

Zener diyodun seçimi:

11,4V 'luk çıkış için: V_Z = 12V 'luk zener seçilir.

Bunun nedeni;
Şekilden takip edilirse, B beyz noktasının toprağa göre gerilimi, hem zener üzerinden, hem de transistör ve R_L yük direnci üzerinden bir birine eşittir.

Bu eşitlik şöyle yazılır: V_B=V_Z=V_BE+V_RL

Silikon transistör de V_BE = 0,6V olduğuna göre; değerler yerine konulursa;

Vz = 0,6 +11,4 = 12V olur.

Böylece giriş gerilimi yükselse de transistörün beyz gerilimi 12V 'ta sabit kalacak ve buna bağlı olarak, I_B beyz ve I_E emiter akımları sabit kalacaktır. Dolayısıyla da yük akımı sabit kalacaktır.

R_B direncinin seçimi:

Zener diyodun ters yönde iletime geçtiği anda, akıtabileceği akım değeri kataloglarında belirtilmiştir. Bu akıma göre R_B direncinin değeri belirlenir.

Örneğin: 12V, 1W 'lık 1N4742A zener diyodunun, ters iletimdeki akımı 21mA 'dir. Zener ters iletime geçtiğinde bu akım R_B üzerinden devre tamamlanır.

Şekil 5.15 - Pozitif seri regülatör

Şekil 5.15 'e göre, doğrultucu çıkışındaki 20V ile, zener gerilimi 12V arasında 8V 'luk fark vardır.

Bu durumda R_B şöyle olmalıdır:   R_B = V_RB / I_RB = 8/21*10^-3 = 380 Ω

Regülasyon İşlemi:

Transistör kollektörün de 20V bulunduğu sürece, transistör, R direnci üzerinden aldığı 21mA 'lik beyz akımı ile, "akım kumandalı" olarak çalışır.

Giriş geriliminin herhangi bir nedenle 20V 'un üzerine çıkması halinde, B noktasındaki gerilim 12V 'u geçeceğinden zener diyot ters yönde iletime geçer. Bu durumda R_B 'den geçen akım artar. Dolayısıyla da R_B 'deki gerilim düşümü artar. Bu artış giriş gerilimindeki yükseliş kadar olacağından, transistörün Beyz Gerilimi 12V 'ta sabit kalır.

Böylece transistör normal çalışmasına devam eder. Dolayısıyla da yük akımı ve yük gerilimi de sabit kalır. Ayrıca R_S direnci de aşırı gerilim dalgalanmalarını önler.

NOT:

Şekil 5.15 'deki transistörün çalışma şekli bir özellik göstermektedir.
Şekle dikkat edilirse, transistör NPN olduğu halde emiter de +11,4V vardır.

Beyz gerilimi +12V, emiter gerilimi ise +11,4V olduğu için beyz gerilimi emiter gerilimine göre daha pozitif olmaktadır. Dolayısıyla da beyz-emiter diyodu iletimi sağlayacak şekilde doğru polarılmış bulunmaktadır. Böylece transistör normal çalışır.

Negatif Seri Regülatör

Şekil 5.16 'da görüldüğü gibi PNP transistör kullanılır ve zener de ters bağlanırsa Şekil 5.15 'e göre ters yönde çalışan bir regülatör oluşur. Yani devre akımları ters yönde akmaktadır. Dolayısıyla çıkışta "+" ve "-" uçlar yer değiştirmiştir.

Ancak çıkışta sabit gerilim elde etmek bakımından akım yönünün bir önemi yoktur.
Burada önemli olan transistörün beyz geriliminin sabit tutulmasıdır. Şekil 5.16 'da beyz "-12V 'ta" sabit tutulmaktadır.
Çıkışın "+" tarafı ortak uçtur. Yani toprak ucudur. Böylece, (-) gerilim çıkışlı bir regülatör, diğer bir deyimle Negatif Gerilim Regülatörü elde edilmiştir.

Çalışma şekli pozitif regülatör ile aynı prensibe dayanır.

Şekil 5.16 - Negatif seri regülatör