Yapay zekadan makale özeti
- Kısa
- Ayrıntılı
- Bu video, bir eğitmen tarafından sunulan analog ve dijital elektronik derslerinin on birinci bölümüdür. Eğitmen, zener diyot ve gerilim regülasyonu konusunu detaylı şekilde anlatmaktadır.
- Video, zener diyotun temel özellikleri, gerilim-akım karakteristiği ve kullanım alanları ile başlayıp, ideal ve gerçek zener diyot modellerinin karşılaştırmasını yapmaktadır. Daha sonra sabit giriş gerilimi ve değişken yük durumunda zener diyotun davranışları, minimum ve maksimum çalışma değerleri hesaplamaları, regülatör tasarımı ve lineer voltaj regülatörlerinde kullanımı adım adım gösterilmektedir.
- Videoda Kirchhoff kanunları ve Ohm kanunu kullanılarak çeşitli hesaplamalar yapılmakta, zener diyot devrelerinin tasarım ve analizinde kullanılan matematiksel formüller açıklanmaktadır. Ayrıca, araba aküsü gibi değişken giriş gerilimi olan sistemlerde sabit çıkış gerilimi sağlamak için zener diyot seçimi ve regülatör tasarımı konuları da ele alınmaktadır.
- 00:03Zener Diyot ve Gerilim Regülasyonu
- Bu bölümde zener diyot ve gerilim regülasyonu konusu ele alınacak.
- Zener diyot, normal diyotun ters yönde bağlandığında kırılma noktasına ulaştığında bozulmadan akım geçirebilen özel bir diyottur.
- Zener diyotlar voltaj regülasyonunda sık kullanılır ve lineer voltaj regülatörlerde tercih edilir.
- 00:52Zener Diyotun Çalışma Prensibi
- Zener diyot, normal diyotun ters yönde bağlandığında kırılma noktasına ulaştığında bozulmadan akım geçirmeye başlar.
- Zener diyotun ters yönde bağlandığında üzerindeki gerilim değişmez, sadece içinden ters yönde daha fazla akım geçer.
- Bu özellik sayesinde zener diyotlar voltaj regülasyonunda kullanılabilir, değişen gerilim kaynaklarından sabit gerilimler elde edilebilir.
- 02:29Zener Diyotun Modellemesi
- İleri yönde bağlandığında zener diyot normal diyot gibi 0,7 volt eşik değer gerilimi ile modellenebilir.
- Zener gerilimi (Vz) değerindeki aralıkta zener diyot üzerindeki gerilim sabit kalır.
- Vz değerinden daha yüksek bir gerilim uygulandığında zener diyot ters yönde açılır ve üzerindeki gerilim Vz değerinde sabit kalır.
- 03:18Gerçek Zener Diyotun Karakteristiği
- Gerçek zener diyotun karakteristiği tam düz değil, ekspansiyonel bir eğri gösterir.
- Vzk (zener kırılma gerilimi) değeri, zener diyotun ters yönde iletime geçmeye başladığı gerilimdir.
- Vz (zener gerilimi) değeri, fabrikasyonda test akımına (Izt) karşılık gelen gerilim olarak belirlenir ve dinamik direnç (Rz) ile birlikte spesifikasyonlarda verilir.
- 05:54Örnek Problemin Çözümü
- Örnek devrede yük gerilimi, direnç üzerindeki gerilim, zener üzerinden akan akım ve zenerdeki güç isteniyor.
- Zener diyotun kapalı olduğunu farz ederek devre çözülür ve RL üzerindeki gerilim (Vl) hesaplanır.
- Hesaplanan gerilim (8,73V) zener geriliminden (10V) küçük olduğundan zener diyot ters yönde açılmaz ve kapalı kalır.
- 08:29Zener Diyot Devresi Hesaplamaları
- RL direnci 3 ohm olarak değiştirildiğinde, zener diyot öncelikle kapalı olarak düşünülür ve gerilim bölücü devresi kullanılarak VL hesaplanır.
- Giriş gerilimi 16 volt, RL 3 ohm olduğunda VL 12 volt olarak hesaplanır, ancak bu 10 volt zener geriliminden büyük olduğu için zener diyot aktif hale geçer.
- Zener diyot aktif hale geçtikten sonra VL yük üzerindeki gerilim zener gerilimine (10 volt) eşit olur, VR ise 6 volt olur ve yük üzerinden geçen akım 3,33 miliamper olarak hesaplanır.
- 10:30Zener Diyot Güvenliği
- Zener diyot üzerindeki gerilim 10 volt, üzerindeki akım 2,67 miliamper olduğunda, zener diyotun gücü 26,7 miliwatt olarak hesaplanır.
- Zener diyotun maksimum gücü 30 miliwatt olduğundan, hesaplanan güç bu değerin altında olduğu için zener diyot güvenli bir şekilde çalışmaya devam edecektir.
- 12:00Sabit Giriş Gerilimi ve Değişken Yük Sorusu
- Zener diyot sorularının bir varyasyonu olarak sabit giriş gerilimi ve değişken yük durumunda, RL'nin (yük direnci) ve I'nin (yük akımı) değişim büyüklüğü hesaplanır.
- Zener diyotun minimum değerinde, diyot kapalı olduğunda RL minimum değeri 250 ohm olarak hesaplanır.
- Zener diyotun maksimum değerinde, diyot üzerinde maksimum akım (32 miliamper) geçerken RL maksimum değeri 1,25 kohm olarak hesaplanır.
- 19:12Zener Diyot Maksimum Gücü
- Zener diyotun maksimum güç değeri, 10 volt gerilim ve 32 miliamper akım ile 320 miliwatt olarak hesaplanır.
- Sabit girişli ve değişken yüklü bir sorunun çözümünde, giriş gerilimi sabit kalırken yükün değişimlerine göre zener diyot'un karakteristikleri ve yük üzerinden akan akım değişir.
- 20:05Zener Diyotun Çalışma Aralığı
- Zener diyotun çalıştığı noktalarda Vz (zener gerilimi) hangi aralıklarda olması gerekir.
- Zener diyotun ters yönde açılma gerilimi geçtikten sonra zener diyot açılır ve ters yönde akım geçirmeye başlar.
- Zener diyotun üzerinde 20 volt olmasına rağmen üzerinden herhangi bir akım geçmeyecek.
- 21:05Minimum Giriş Gerilimi Hesaplama
- Yük gerilimi Vl 20 volt olacak çünkü zener gerilimine eşit olur.
- Giriş gerilimi (Vps) minimum değeri için hesaplandığında yaklaşık 23,67 volt bulunur.
- 22:01Maksimum Giriş Gerilimi Hesaplama
- Zener diyot üzerinde maksimum akım (Iz max) 60 miliamper olarak verilmiş.
- Ohm kanunu kullanılarak denklem çözüldüğünde Vps max değeri yaklaşık 36,80 volt olarak bulunur.
- Giriş gerilimi 23,67 volt ile 36,80 volt arasında değişirse, çıkış gerilimi sabit 20 volta kalır.
- 24:45Değişken Giriş Gerilimi Örneği
- Akü araba aküsünün gerilim değeri 11 ile 13,6 volt arasında değişiyor.
- Radyo 9 voltluk bir çıkış gerilimi gerektiriyor ve çektiği akım 0 ile 100 miliamper arasında değişiyor.
- Zener diyotun spesifikasyonları (Vz ve Iz) belirlenmesi için varsayımlar kullanılıyor.
- 29:02Varsayımlar ve Denklem Çözümü
- Iz max değeri genellikle Iz değerinin 10 katı seçilir.
- Denklemler çözülürken Vps max 13,6 volt, Vps min 11 volt ve Vz 9 volt olarak alınır.
- Iz min değeri 0,10 Izmaks olarak varsayılmıştır.
- 29:29Zener Diyot Devresi Hesaplamaları
- Zener diyot devresinde maksimum akım (Iz max) 1,54 maksimum değer olarak 460 miliamper, minimum akım (Iz min) ise yaklaşık 30 miliamper olarak hesaplanmıştır.
- Zener gücünün (Pz) hesaplanması için Pz = Vz × Iz max formülü kullanılarak, 9 volt × 300 miliamper = 2,7 watt olarak bulunmuştur.
- Devrede kullanılacak direnç değeri 15,3 ohm olarak hesaplanmış ve bu direncin güç kapasitesi 1,40 watt olarak belirlenmiştir.
- 32:56İdeal Olmayan Zener Diyot Örneği
- 6,80 voltluk bir zener diyot için iç direnci 20 ohm, test akımı 5 miliamper ve diz akımı 0,20 miliamper olarak verilmiştir.
- İdeal olmayan zener diyot modelinde Vz değeri 6,70 volt olarak hesaplanmış ve herhangi bir yük olmadan çıkış gerilimi 6,83 volt olarak bulunmuştur.
- Giriş gerilimi 1 volt değiştiğinde çıkış geriliminin değişimi (line regulation) 38,50 milivolt olarak hesaplanmıştır.
- 39:02Yük Regülasyonu Hesaplamaları
- 1 miliamperlik akım çeken bir yük bağlandığında çıkış geriliminin değişimi (load regulation) -20 milivolt olarak hesaplanmıştır.
- Zener diyotun iç direnci nedeniyle yük bağlandığında çıkış geriliminde değişiklikler oluşur ve bu değişiklikler yük akımına bağlıdır.
- 41:14Zener Diyot Problemi Çözümü
- Yük akımı hesaplanırken, 2kΩ dirençli yük bağlandığında akım 3,40 miliamper olarak bulunuyor.
- Zener diyot takımındaki değişim -3,40 miliamper olup, bu değişme Rz ile çarpıldığında -68 milivoltluk bir değişim yaratıyor.
- Yani yük bağlandığında çıkıştaki gerilim 68 milivolt kadar düşecek.
- 42:32Zener Diyotun Durumunu Belirleme
- RL sıfır virgül elli iken, çıkış gerilimi V1 hesaplanırken giriş gerilimi 10 volt ve RL 0,50Ω olduğundan V1 5 volt olarak bulunuyor.
- 5 volt, zener diyotun 6,80 volt voltajından küçük olduğu için zener diyot kapalı kalıyor ve regülasyon gerçekleşmiyor.
- 43:39Minimum RL Değerinin Hesaplanması
- RL değerinin minimum değerini, zener diyotun breakdown voltajında çalışması için hesaplamak gerekiyor.
- Zener diyotun minimum akımı 0,20 miliamper olarak verilmiş ve zener gerilimi 6,70 volt olarak bulunmuş.
- Minimum yük gerilimi hesaplanırken, RL değeri yaklaşık 1,50 kΩ olarak bulunuyor.
- 46:37Zener Diyotların Kullanımı
- Zener diyotlar voltaj regülasyonu yaparak referans bir gerilim oluşturuyorlar.
- Lineer voltaj regülatörlerinde zener diyotlar referans gerilim olarak kullanılabiliyor.
- Piyasada birkaç volttan birkaç yüz volta kadar değişen zener diyotlar bulunabiliyor.