TRAFOSUZ ADAPTÖR NEDİR? NASIL ÇALIŞIR?


Elektroniğe meraklı olup temel seviyede olan, ya da hiçbirşey bilmeyip öğrenmek isteyen sürüyle insan var. Son derece basit bir devrenin çalışmasını dahi öğrenmek için yanıp tutuşan bu insanlar için bu yazımda, transformatörsüz adaptör devresinin yapısını ve hangi eleman ne yapıyor, onu aktaracağım.

Haydi başlayalım...

Trafosuz adaptör, en basit haliyle, şehir gerilimine seri bağlı X tipi bir kutupsuz kondansatör ve bir de doğrultma köprüsünden oluşan basit bir güç kaynağıdır. Devre, sigorta, varistör, güvenlik amaçlı dirençler ve zener diyodu ile desteklendiğinde “ideal” halini alır ve kullanıma hazır hale gelir. Bu güç kaynağı ile basit akü-pil şarj cihazı, aydınlatma amacıyla basit LED devresi, ve bunun gibi birkaç faydalı devre oluşturulabilir.

Trafosuz adaptör devresi, şebeke gerilimine seri bağlanmış olan kondansatörün “faz kaydırma” özelliği ve kapasitesinden faydalanılarak, akım sınırlama işlevi gerçekleştirmek suretiyle kullanılır. Bu, zener diyodu ya da başka bir voltaj regülatörü kullanılmadığında çıkış geriliminin yüksek, akımın çok düşük olacağı anlamında gelir. Yani transformatörlü güç kaynakları ya da SMPS devreleri gibi stabil ve güçlü bir çıkış veremezler. Dolayısıyla kullanım alanları sınırlıdır. Kondansatörün bu şekilde alternatif akıma karşı direnç gibi davranmasına “kapasitif reaktans” denir. Direnç kullanımı karşısında avantajı, ısı üretmemesi ve elde edilecek akıma göre boyutunun çok küçük olmasıdır.

Trafosuz adaptör devreleri çok tehlikelidir. Bir elektrik kontrol kalemi ile devrenin herhangi bir yeri kontrol edildiğinde, kalemin neon lambası parlayacaktır. Bu, devrenin elektrik kaçırdığı anlamına gelir. Bu sebepten son derece dikkatli kullanılmalı, yalıtkan kutu içerisinde muhafaza edilmelidir. Devreyi topraklamak mümkün değildir; dolayısıyla çıkış da dahil olmak üzere devrenin hiçbir yerine kesinlikle dokunmamak gerekir.

Transfosuz adaptör devresi, elektronikte profesyonel bir yöntem değildir. Ayrıca birçok elektronikçi tarafından sevilmez. Sebepleri arasında güvenli olmayışı, istenen akımı sağlayamaması gibi yönleri var. Ancak bugün aralarında Japonların da bulunduğu uzakdoğulu üreticilerin ürünlerinin içinde sıkça rastlanmaktadır. Sadece adi el fenerleri ve ışıldaklar değil; bazı hassas cihazların (nadir görülür), ölçü aletlerinin, programlanabilir işlemci barındıran bazı cihazların içinde de nadir de olsa çıkabiliyor. Şahsi araştırmalarımda bu cihazın bazı otomatik sokak lambası aydınlatmalarının içinde, bir mikro işlemciyi beslediğine tanık olmuştum ve bu lamba, Japon malıydı. Tasarruflu LED ampullerin de yarısından fazlasında hep trafosuz adaptör kullanılmaktadır.

Dolayısıyla trafosuz adaptör, güvenilmez özelliklere sahip olsa da, dünya üzerinde, endüstride çok yaygın kullanılmaktadır.

Aşağıdaki resim, sizlere ideal bir trafosuz adaptörün nasıl olması gerektiğini gösteriyor:

Şimdi de devrenin eleman resimleriyle çizilmiş halini görelim:


Bu elemanların her birisinin görevleri vardır.

Girişteki sigorta, üzerinden aşırı akım geçtiğinde ergiyerek akımı keser. Böylece güvenlik sağlanmış olunur. Bu, iki şekilde oluşur: Şebeke geriliminde ani yükselme olursa varistörün aniden kısadevre olması; bir de seri bağlı kondansatörün çeşitli nedenlerle kısadevre olması. Sigortayı seçerken devreden çekeceğiniz akımın yaklaşık iki katı değerinde seçin. (Bu devre için geçerli). Örnek, 50mA çekecekseniz 100mA sigorta tercih edin.

Varistör, gerilime duyarlı bir elemandır ve eğer belli bir eşik V değerine erişilirse ani olarak düşük direnç gösterir (kısadevre olur). Bu, sigorta üzerinden yüksek akım geçmesi anlamına gelir. 220V AC şebeke cereyanında devrede kullanmanız gereken varistör değeri 275V olmalıdır. Bu değere erişen ya da aşan anlık pik (peak), sigortayı attırmalıdır.

Seri bağlı kutupsuz kondansatör, X tipi olmalıdır. Genellikle polyester tip ya da damla tip olarak elinize geçecektir. Bunlar genellikle X1 ya da X2 tip kondansatörlerdir ve burada kullanıma son derece uygundurlar. Görevi girişteki gücün akımını sınırlamaktır. İstenen akım, aşağıdaki formül ile bulunuyor.

Kapasitif Reaktans Formülü:

Xc = 1 / 2.Pi.F.C

Formüldeki Pi “pi” sayısını, F alternatif akımın “Frekansını”, C ise kondansatörün Farad cinsinden kapasitesini ifade etmektedir. Örnek:

1 / 2 x 3,14 x 50hz . 0,0000001 Farad(100nanoFarad) = 31.847 Ohm.

Ohm kanunundan hareketle;

I = V / R olduğundan, (Akım, voltajın dirence bölümüdür.)

220V / 31.847ohm = 0,0069Amper. Yani yaklaşık 7mA.

Demek ki 100nF kondansatör kullanırsak, 7mA akım eldesi sağlayacağız (220Volt-50Hz’de).

Şurada, kapasitif reaktans hesabını kolaylaştıran bir excell hazırladım, oradan da faydalanabilirsiniz.

R1 direncinin işlevi güvenliktir. Alternatif akım, saniyede 50 kez dalga yapar. Bu, fişi çektiğiniz anda, dalganın herhangi bir noktasına denk getirebileceğiniz anlamına gelir. Yani, kondansatör siz fişi çektiğinizde boş da olabilir, dolu da. Eğer dolu kalırsa, fişin uçlarına ya da devreyle uğraşırken kondansatöre dokunursanız çarpılırsınız. İşte R1 direncinin görevi, fişi çektikten sonra kondansatörde yük kaldıysa bunu deşarj etmektir.

R2 Direnci, fişi prize ilk takarken oluşacak pikin, devreye, devre çıkışındaki yüke zarar vermesiniönlemek amacıyla akım sınırlaması yapar. Bu devre, kondansatör AC hattına seri bağlandığından, fiş prize ilk takıldığında bir an için “gerilim katlayıcı devresi” gibi davranır ve ani olarak çıkışa çok yüksek gerilim verir. Bu, istenmeyen birşeydir. Çıkışta LED bağlıysa bozar. Başka bir cihaz beslenmeye çalışılıyorsa cihaza hasar verebilir. Dolayısıyla R2 direncinin kullanılması da önemlidir. Bu direnç de bu nedenle güvenlikten sorumludur.

Diyot köprüsü, ya da diğer adıyla doğrultma köprüsü, alternatif akımı doğru akıma çevirir. Böylelikle bağlanacak cihaz ya da pile doğru akım sağlanmış olunur. Fakat çıkışına hiçbirşey, filtreleme elemanı bağlanmazsa, diyot köprüsünün çıkışı dalgalı olacaktır. Bu dalgalılığın giderilmesi gerekebilir.

C2 kondansatörünün işlevi diyot köprüsünün çıkışındaki dalgalılığın yumuşatılmasıdır. Kondansatörün kapasitesi büyüdükçe dalgalılığı daha iyi filtreler. Ancak belli bir değerin üzerinde kodansatör kullanılması, devreyi prize ilk takarken, kondansatör boş olacağı ve DC gerilime kısadevre gibi davranacağı için, bu anda oluşan anlık yüksek akım giriş kısmındaki elemanlara zarar verebilir. Sigortayı attırabilir. Bu nedenle böyle bir devrede kondansatörün kapasitesi belli bir değeri aşmamalıdır. Örnek değer vermek gerekirse 100 mikroFarad değerini geçmese daha iyi olur. 1 mikroFarad ila 47 mikroFarad değerleri ise idealdir. Çıkışa filtreleme amacıyla bağladığımız bu elektrolitik kondansatörün tahammül gerilimi en az 400V civarında seçilmelidir. Çünkü 220Voltu doğrulttuğunuzda, "işin teorisi gereği" kondansatörün uçlarında 310Volt civarında yük toplanacaktır. Dolayısıyla 400V gerilim tahammülüne sahip bir kondansatör, arıza ve patlamaların önüne geçer. Bir diğer önemli şey, kondansatörü ters bağlamamaktır. Kondansatörler ters bağlandıklarında ya da tahammül voltajlarından daha yüksek gerilime maruz kaldıklarında tehlikeli şekilde patlayabilirler. Çevreye saçılan parçalar ve kıvılcım halindeki eriyik metaller gözünüze gelebilir. Mutlaka koruyucu gözlük kullanın!

Çıkışa bağlanan zener, ya da başka bir gerilim bastırıcı, ya da sabit yük devresinin sağlamlığına güveniyorsanız, kondansatörün tahammül gerilimini aşağı çekmeyi deneyebilirsiniz. Çünkü bu devrenin akımı çok zayıf olduğundan, çıkışa bağlanan herhangi bir şey, devrenin çıkış gerilimini derhal bastıracaktır. Devamlı bağlı kaldığında ise kondansatörün uçlarında asla yüksek gerilim oluşmayacak, bu da kondansatörü koruyacaktır. Dolayısıyla eğer ne yaptığınızı biliyorsanız, fiziksel şekli aşırı büyük yüksek voltajlı kondansatör kullanmak yerinde daha küçük voltajlı kondansatör kullanmayı tercih edebilirsiniz.

D5 diyodu bir zener diyodudur ve görevi çıkış gerilimini kendi kırılma gerilimine sabitlemektir. Böylelikle akım ne olursa olsun çıkışa sabit değerde bir gerilim verir. Örnek zener diyodumuz 12Voltluk olsun. Bu durumda çıkış 12Volt, XXX miliAmper olacaktır. Bu tür devrelerin yüksek akım sağlayamayacağını yukarıda öğrenmiştiniz. Dolayısıyla çekebileceğiniz akım miliAmperler seviyesinde olacaktır. Zener diyodunun bir diğer görevi, Köprü diyot çıkışı kondansatör ile filtrelense bile hala var olan küçük dalgalılığı bastırması sebebiyle bir tür filtre olarak çalışmasıdır. Bu zener, 1Watt seçilmelidir (daha dayanıklı olur).

Yazıyı okumaya üşendiyseniz aşağıdaki resimde, her eleman kendi görevini açıklıyor:


Örnek olarak gerçekleştirilmiş bir trafosuz adaptörün bilgisayarda çizimi aşağıdadır:



Eğer beğendiyseniz baskıya hazır olarak gerberini buradan indirebilirsiniz. Elemanlar için değer yazmadım, amaca uygun şekilde eleman seçimini kendiniz de yapabilirsiniz. Yukarıda verdiğim kapasitif reaktans hesabı size çekilecek akımı belirlemede yardımcı olacaktır. Aşağıdaki tabloda, hangi değerde kondansatör kullanıldığında en fazla ne kadar akım çekebileceğinizi ve kaç watt güç tüketimi yapacağınızı görebilirsiniz:


SON NOT:

Bu anlatımı işi hiç bilmeyen ya da elektroniğe hevesli olup daha yolun başlarındaki meraklı hobistler için hazırladım. Dolayısıyla anlatımım “bilimsel yöntem ve açıklamalar” içermeyip daha çok “kocakarı ilacı” şeklinde oldu. Bunun için profesyonellerden özür dilerim. Anlattıklarım hakkında daha fazla bilgiye erişmek isteyen yolun başındaki kişilerin biraz daha seviye atlamaları gerekecektir. O yüzden yazıyı basitleştirdim; şu halde bile yazım gereğinden fazla uzun oldu. Vakit ayırdığınız için teşekkür ederim.

Şurada tesadüfen aynı tarihlerde benzer bir konuyu yayınlamış bir site var:
Site tanıdıktır, takip etmenizi öneririm.

İyi çalışmalar.

seron
basitelektronikprojeler.blogspot.com

Yorumlar