Elektronik Projeler

Merhaba arkadaşlar regülatör hesaplaması yapmam gerekiyor. Aşağıdaki değerlere göre zener diyot kullanarak C ve Rs değerini hesaplamam gerekiyor.

Vin : 230 V. AC. ±%10
Vout : 25 V. DC.  ±%1
Iout: 1 A.



Bu şekile göre nasıl bir hesaplama yapmam gerekir? Zener diyot seçimi ve wattı ne kadar olmalı?

Merhaba
Aslında kolay görünen bir soru. Fakat değerler , soruluş biçimi ve devre biraz çelişkili. 
Bu paralel regülatör devresinin en basit halidir ve 1A bu tip devreler için çok büyük akımdır.
Normalde yük akımının %10 fazlası Rs direncinden geçecek şekilde hesap yaparız. Yük bağlı değilken bu akım zener diyottan geçer. Zenerde harcanan güç 1,1A x 25V olur. Böyle bir zener diyot bilmiyorum ben.  On tane 2,5Voltluk 3Watt zener seri bağlanırsa olur. 
 Trafo bize gerekli voltajı sağlıyacak. Standart değerlerden 24Vac çıkışlı bir transformatör işimizi görür. Köprü diyot ve filtre kondansatörüyle DCin voltajı elde edilir: Bu değer AC değerin karekök iki katı olur (1,4142...) DCin 33V - Vz 25V = 8Volt Rs direnci üzerinde düşecek gerilim. Rs için standart değer seçersek 6,8 ohm uygun olur. 10W lık bir direnç iyi soğutulursa olur. Diyotlar 1A den fazla yani 1,5 veya 2A lik uygun olur. Trafo için 40W yeter.
Bütün bu değerlerin hesabını açıklamak kolay, sende arayıp bulabilirdin.
Kondansatör değerine gelince voltajı 35Volttan büyük seçilmeli dedikten sonra gerisini bilmiyorum diye bitiriyorum.  Şimdi, hesap yöntemi buldum hesapladım, tablodan bakıp karşılaştırdım ve yükte voltajın %90 a ineceği değeri uygun kabul edip biraz da yuvarlayınca 2000uF değerini buldum. 2200uF/40V kondansatör uygun olur. Ama açıklayacak kadar bilmiyorum.
Genellikle her mA için uF değeri ve en yakın olan üst değeri seçilir. Bu devre için 1100uF bulunuyor ama dalgacık gerilimi düşük olsun diye daha yüksek kapasiteli kondansatör kullanıyoruz.

Kolay gelsin.

Çok teşekkür ederim. Açıklama kısmında söylediklerinizde çok haklısınız.
Ben kendimce şöyle bir çözüm buldum..

Zener diyot seçimi :
 
IL=VL/RL = 25/25 = 1 A.

IZM  = PDM / Vz
IZM  = 10 / 25 = 0,4 A.
It  = IZM  + IL = 0,4 + 1 = 1,4 A.
tablondan "1460 mA. and 10 W." değerlerini seçtim. Zener 10W olacak.

RS direncinin bulunması :

Trafodan 50V sekonder çıkışı alırsak;

RS =Vs – Vz / IL + IZ
RS =(50-25) / 1 + 0,4
RS=17,85  ohm = 18 ohm

Vout= 25 V. 
Iout= 1 A.

VL = IL * RL
IL= VL / RL
RL = VL / IL= 25 / 1 = 25 ohm.

Kaba saba bir hesaplama oldu ama pratikte değilde mantıken doğru mudur acaba?

Hesap doğru aslında fakat bağzı hatalar var, bunlar önemli.
Rs 25 ohm luk yük devreden çıkartıldığı anda tüm akım zener diyottan geçecektir. Zener gücü bu değere göre seçilmelidir.
Sekonder voltajı AC dir bu değeri 36volt seçtiğinde Vs 50Vdc olur. (1,41 katı)
Önemsiz bir ayrıntı, toplam akım yük akımının en az %10 fazlası seçilir. Sen çok fazla seçmişsin.
Yada 25 ohm yerine 250 ohm bağladığında ne olacak? IRs giriş ve çıkış voltajı değişmediğinde sabit kalır. Izd + IRL =IRs olmalı (krishoff kanunu) 1400mA in 100mA i yükten geçerse 1300mA zenerden geçmek isteyecek. (Pzd= Izd x Vz =35W) RL 25 ohmdan aşağı inerse 18ohm değerine kadar çıkış 25V olur, sonra voltaj düşmeye başlar. (Rs değerirle alakalı) Giriş ve çıkış voltajları iki katı oldukça en düşük RL değeri RS nin değeri kadar olur. (bu da max. güç teoremini hatırlatıyor)
Basit bir soru ve cevap:
12Vdc ile çalışan devreye 5voltla(5v1) çalışan şema eklenicektir. Beslemesini zener diyotla aynı devreden sağlayalım. (ek devre 3-12mA arasında akım çektiği biliniyor)
Rs:510 ohm, zener 5,1V ve güçleri önemsiz (1/4W tan az olduğu için)

Kolay gelsin.
 

Teşekkür ederim çok iyi çözümlemişsiniz.

Peki bu devreyi seri transistör ile gerçekleştirmek istersek;



25 Volt ve 1 Amper çıkış almak istiyoruz.
Yine 25 voltluk bir zener kullanırsak. Fakat bu sefer 25 voltluk zener üzerine düşen gerilim direk olarak çıkışa yansımıyor. 0,7 voltluk bir beyz-emiter arası kayıp var. O kadar da önemli değil gerçi.

Bu devredeki kondansatör, Rs, transistör ve zener seçimi ve hesaplaması nasıl olması gerekiyor?

Alıntı yapılan: sonic - 02 Mayıs 2011, 01:35:00Peki bu devreyi seri transistör ile gerçekleştirmek istersek;

25 Volt ve 1 Amper çıkış almak istiyoruz.
Yine 25 voltluk bir zener kullanırsak. Fakat bu sefer 25 voltluk zener üzerine düşen gerilim direk olarak çıkışa yansımıyor. 0,7 voltluk bir beyz-emiter arası kayıp var. O kadar da önemli değil gerçi.

Bu devredeki kondansatör, Rs, transistör ve zener seçimi ve hesaplaması nasıl olması gerekiyor?

Merhaba
Devre seri tip regülatöre dönüşür. Yani çıkışından akım çekilmez, boş bırakılırsa ısınmaz kayıplar çok küçük olur. 1A ve 25V değerleri çok normal değerler olur. (uygulama açısından)
Zener diyotu istediğiniz her değerde bulamazsınız ama silisyum transistörde eksilen voltajı silisyum diyot ilavesiyle oradan kaldırırsız. Zener diyota seri bir diyot(1N4001) bağladığında 25+0,7=25,7Voltluk referans voltajınız hazır. 
Kondansatörde değişiklik olmaz; eskiden 1A+100mA diyorduk şimdi max.1A ve 10mA yeterli. Fark önemli değil.
Trafo sargısı düşük voltajlarda çıkışın üzeri seçilirken çıkış yükseldikçe önce çıkış ve giriş ACV değeri aynı ve devamında ACV çıkıştaki DCV den küçük olabilir. Ben bu devre için 24Vac öneriyorum.
Transistör seçtikten sonra Rs seçimi doğru olur. VCE farkla DCin den fazla olacak Icmax. ise max. yük akımından mutlaka fazla olmalı. Ben BD241 seçtim. 
hfe min değere göre hesaplanabillir (25) , 1A çıkış akımı için gereken beyz akımı 1000/(25+1)=38mA  Bu değeri zenerli devrenin çıkış akımı olarak düşünebiliriz.
Rs:180 ohm güç: 355mW (1/2W) Zener 1,1W (3W)
Gücün geri kalanı TR üzerinde ısıya dönüşerek kaybolur. Vin 33V  Vout 24,4V  fark 8,6V kayıpgüç 8,6W (bu değer soğutucusuz kullanılamıyacak kadar yüksek) 1Watta kadar gerek olmayabilir.
Soğutucu hesabını sonra yaparız. Rth(C/W)   Gerekecek. 

Kolay gelsin.

Teşekkür ederim ..