Elektronikte çoğunlukla 78xx serisi “step down” voltaj regülatörleri kullanılıyor.  Bu tür voltaj regülatörlerinin verimleri  düşük ve drop voltajları yüksektir. Bu yüzden enerji kaybı çok yüksektir.  Voltajı verimli ve kaybı az bir şekilde düzenleyebilmenin diğer yolu “swithing regulator” yani anahtarlama regülatörleridir. Bu tür regülatörler voltajı hem alçaltabilme hem de yükseltebilme özelliklerine sahiptirler.  Aşağıda bir (step up ) anahtarlama regülatörü (Swiching Regulator) görüyorsunuz.

http://www.scienceprog.com/switching-step-up-and-step-down-regulators/
http://www.scienceprog.com/switching-step-up-and-step-down-regulators/

 

 

Bu regülatörde transistöre onun sürekli açılıp kapanmasını sağlayan bir kare dalga uygulanır. Transistör açıldığında teorik olarak kaynaktan sonsuza yaklaşan bir akım çekilir.  Ve transistör hemen ardından kapatıldığında bobinin çektiği bu yüksek akım diyot üzerinden kapasitöre verilir. Böylelikle akım arttığı için kapasitör voltajı da artar.  Eğer çıkışa bir şey bağlanmazsa transistör açılıp kapandıkça kapasitör voltajı da artmaya devem eder.  Bu voltaj artışını kontrol etmek için ise bir OPAMP kullanılır ve bu sayede voltaj yeterli düzeye ulaştığında voltaj artışı transistöre uygulanan sinyal kesiler kesilir. Voltaj düştüğünde ise transistöre tekrar sinyal uygulanır ve bu şekilde stabilite sağlanır.

 

Şimdi biraz bobinin voltajı nasıl arttırdığını konuşalım isterseniz.  Bobinler içerisinde akım ve manyetik alan depolayan elektronik devre elemanları olarak bilinirler.  Kapasitörler ise içerisinde elektrik alan ve voltaj depolarlar.  Bir kapasitöre voltaj uygulandığında o voltaj kapasitör içerisinde depolanır ve kapasitöre uygulanan voltaj ani bir şekilde düşse bile kapasitör içerisinde depolanan voltajdan dolayı kapasitör voltajı düşmez ve içerisindeki yük boşalana kadar kapasitör voltajı yavaş yavaş azalır. Bu yüzden kapasitörler genelde AC-DC çeviricilerde  ve ani voltaj düşümlerini dengelemek için kullanılırlar.

Bobinler ise ani akım düşümlerini ve akım değişimlerini tölere etmek için kullanılıyor. Yani bir bobine belli bir akım uygulandığında bu bobin etrafında belli bir manyetik alan oluşur.  Bobin tamamen dolarak kısa devre gibi davrandığında bobine uygulanan akım düşse bile bobin ilk başta çektiği yüksek akımı etrafındaki elektromanyetik dalgadan dolayı belli bir süreliğine vermeye devam eder.   Yukarıdaki devrede ilk başta transistörün açık olduğunu düşünürsek akım yüksek ve şu şekilde olacaktır;

AAA
1. Durum

 

Transistör açıkken bobin üzerinden geçen toplam akım I1 yani I2 ve I3 akımlarının toplamıdır.  Transistör kapatıldığında ise bobin bu akımı vermeye devam eder.  Yani  transistör kapandığında I2 ve I3 akımlarının toplamı olan I1 akımı diyot üzerinden akmaya devam etmek isteyecektir. V=I*R formülüne çekilen akım dirence bağlı olacağından ve direnç de değişmeyeceğinden dolayı düğüm noktalarındaki voltaj seviyeleri yükselecektir.

 

bbb
2. Durum

 

 

Tabi voltaj belli bir seviyeye kadar yükselecektir.  Bu yükselen voltaj seviyesi bobinde depolanan enerji seviyesi ile alakalıdır.  1. Durumda bobinde depolanan enerji transistör kapanıp açıldıkça son durumda kapasitöre kademe kademe aktarılır. Bobin dolarken voltaj çok küçük olurken kapasitör dolarken de akım çok küçük olur.

inductor

Yukarıdaki formül bobine depolanan enerjiyi verir.  Bu formülden ilk anda bobin tamamen dolduğunda üzerine depolanan gücü bulabiliriz.  Bu güç kademeli bir şekildeki bobin üzerine aktarılacağı için  kapasitörün ulaşabileceği maksimum voltaj, kapasitöre aktarılan toplam güç formülünden bulunabilir.  Tabi arada bir diyot olduğu için diyot voltajını ihmal etmiş oluyoruz.

 

capacitor