Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu PRATİK GÜÇ KAYNAKLARI VE ÖRNEK UYGULAMALAR Pratik bir güç kaynağı, 220V besleme gerilimini istenen regüle edilmiş DC gerilimine dönüştürecek şekilde kurulabilir. Standart devre; gerilimi istenen AC düzeyine çekmek için kullanılan bir transformatör, AC sinyali yarım dalga veya tam dalga doğrultmak için kullanılan bir diyot doğrultucu ve regülâsyonlu bir DC gerilimi sağlayan kondansatörlü bir filtre içerir. Daha sonra regülâsyonsuz DC gerilimi, istenen düzenlenmiş çıkış DC gerilimini sağlayan IC gerilim regülâtörüne giriş olarak uygulanır. Birkaç örnek ile DC gerilim kaynağının nasıl kurulabileceğini ve nasıl çalıştığını gösterelim. Örneklerde kullanacağımız 78XX serisi pozitif entegre regülatörleri ile 79XX serisi negatif entegre regülatörlerinin giriş ve çıkış gerilim değerleri aşağıdaki tablolarda verilmiştir. Tablo 1.1. Pozitif ve Negatif Gerilim Regülatör Entegreleri 78XX / 79XX Entegresi 7805 / 7905 7806 / 7906 7808 / 7908 7810 / 7910 7812 / 7912 7815 / 7915 7818 / 7919 7824 / 7924 Çıkış Gerilimi (78XX/79XX) +5 / -5 +6 / -6 +8 / -8 +10 / -10 +12 / -12 +15 / -15 +18 /-18 +24 / -24 Minimum Giriş Gerilimi (78XX/79XX) + 7.3 / -7.3 + 8.35 / -8.4 +10.5 / - 10.5 +12.5 / -11.5 +14.6 / -14.6 +17.7 /- 17.7 + 21 / -20.8 +27.1 / -27.1 Örnek 1: 400 mA’lik akım çeken yüke bağlanan aşağıdaki 12V’luk gerilim kaynağının analizini yapınız. + 7812 220 V,rms Vo=12V 470 µF 100 pF _ Çözüm: 7812 elemanının özelliklerinde, şebeke regülasyonunu korumak için kabul edilebilir minimum giriş gerilimi 14.6 V olarak verilmiştir. Transformatör, 220V ve 50 Hz’lik şebeke gerilimini, orta uçlu transformatörün her bir yarısında 18V ortalama değerli (rms) sekonder gerilimine düşürür. Bu da, transformatör üzerinde aşağıdaki değere sahip bir tepe gerilimi oluşturur; Vm=√2 Vrms =√2*18V=25.456 V Bu durumda dalgacık (ripple) gerilimi; 1 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu Vr(rms)= 2.88 * Idc 2.88 * 400 = =2.45 V C 470 Ve tepeden tepeye (peak to peak) dalgacık gerilimi; Vr(tepe-tepe)=2√3 Vrms = 2* √3* (2.45 V)=8.5 V 470µF lık kondansatör üzerindeki gerilimin DC düzeyi; Vdc=Vm – (Vr(tepe-tepe) /2) =25.456- (8.5/2)=21.21 V 400 mA lik yükte çalışırken filtre kondansatörünün dalgalılık (ripple) faktörü; Vr (rms) 2.45 * %100 = * %100 %11.5 r= Vdc 21.21 C filtreleme kondansatörü üzerindeki gerilimin dalgalılığı minimum gerilim düzeyine düşer; %11.5 kadardır ve aşağıdaki Vgiriş min= Vm - Vr(tepe-tepe) =25.456 – 8.5 = 16.97 V Filtre kondansatör değerinin düşürülmesi veya yük akımının arttırılması daha büyük bir dalgacık gerilimine ve kondansatör üzerinde daha düşük bir minimum gerilime yol açacaktır. Bu minimum gerilim değeri 14.6 V un üzerinde kaldığı sürece, 7812, çıkış gerilimini +12 V ‘ta regüle edilmiş olarak tutacaktır. Örnek 2: Örnek 1 deki devrede regülasyon sağlanması için maksimum yük akımının değeri ne olmalıdır? Vgiriş ≥ 14.6 V durumunu korumak için; Vr (tepe-tepe) ≤ Vm - Vgiriş min = 25.456 – 16.97 =8.5 V Böylece Vr (tepe tepe) / 2 8.5 / 2 Vr (rms) = = =2.45 V 3 3 Buradan Idc değerini (mA cinsinden) bulabiliriz; Idc= Vr ( rms) * C 2.45 * 470 = = 399 mA 2.88 2.88 Bu akım değerinin üstünde akım çekildiğinde regülatör çıkışı +12V un altına düşer. Bunu önlemenin yolu C1 kondansatör değerini arttırmaktır. Ayarlanabilir pozitif bir gerilim regülatör devresi kullanarak, regülasyonlu çıkış gerilimini, (devrenin çalışma değerleri içinde) istenen gerilime ayarlamak mümkündür. 2 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu Örnek 3. Şekilde Ayarlanabilir çıkış üreten LM317’li pozitif gerilim regülatörü devresi görülmektedir. R1= 240 Ω , R2= 2.4 KΩ olduğuna göre devrenin çıkış gerilimini hesaplayınız. Çözüm: LM337 entegresi için tipik değerler ise üretici tarafından; VREF=1.25V IA=100μA olarak verilmiştir. Devrenin çıkış gerilimi; Formülü ile elde edilir. Buna göre verilenleri yerine koyarsak; Vo= 1.25 V [ 1 2400 ] + 100 µA * 2.4kΩ 240 Vo= 13.75 + 0.24 V = 13.99 V 3 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu KESİNTİSİZ GÜÇ KAYNAKLARI Kesintisiz Güç Kaynakları (Uninterrupted Power Supply–UPS) kısaca UPS veya KGK olarak tanımlanır. Tıbbi cihaz, bilgisayar gibi ani enerji kesilmelerinde çalışma sistematiği çok kolay bozulabilen araçları şebeke akımı kesildikten sonra belli bir süre daha çalıştırabilmek için yapılmış devrelere kesintisiz güç kaynağı denir. KGK ‘ların güçleri watt cinsinden değil VA cinsinden belirtilir. Çünkü alıcıların hepsi omik tip değildir. Endüktif özellikli alıcılar çektikleri enerjinin bir kısmını reaktif güç olarak harcarlar. Bu nedenle 250 VA lik bir KGK ile endüktif ( bobinli) özellikli bir alıcı beslenecek olursa, KGK nin verebileceği aktif güç 250 W tan %10-40 kadar daha az olur. Kesintisiz güç kaynakları her hangi bir sisteme doğrudan kesintisiz güç sağlamazlar. Şehir şebekesinden beslenen cihazlar, kimi zaman enerji kesilmesinden kimi zaman enerjideki dalgalanmalardan etkilenirler. Şebekedeki kesilme ve dalgalanmaları etkisiz hale getirmek amacı ile KGK’lar tasarlanmıştır. KGK kullanılmasıyla pek çok hassas sisteme, sürekli ve düzenli güç sağlanabilir. Günümüzde hayatın pek çok alanında farklı amaçlar için pek çok hassas cihaz ve sistem kullanılmaktadır. Bu cihaz ve sistemler; şebekedeki ani gerilim değişimlerinden (düşme ve artma), gerilim kesilmelerinden ve gerilim hatlarına girmiş olan gürültülerden etkilenmektedirler. Bu etkilenme ve kesilmeleri yok etmek ve hassas cihazların tam performansta çalışmalarını sağlamak amacıyla çoğunlukla KGK’lar kullanılır. KGK lar ile jeneratörler sıklıkla karıştırılmaktadırlar. KGK(UPS) lar kesinlikle jeneratör değildir. KGK lar, jeneratörler gibi uzun süreli enerji sağlamazlar. KGK ların kullanım amacı elektrikler kesildikten 5–30 dakika içerisinde acil işlemleri tamamlamak için kullanıcıya zaman kazandırmaktadır. Kesintisiz güç kaynağı kullanımına gereksinim duyulan sistem ve cihazlar aşağıda sıralanmıştır. • Bilgisayarlar, ana makineler (server), monitörler, yazıcılar, tarayıcılar.. • Telefon sistemleri ve santralleri, faks’lar, modemler… • Yazar kasalar, bar kod okuyucuları, ses ve görüntü sistemleri, alarm sistemleri, akaryakıt pompaları, elektronik terazi ve kantarlar, endüstriyel üretimde kullanılan bazı makineler… • Sağlık endüstrisinde kullanılan pek çok tıbbi cihaz sayılabilir. Yukarıda sıralanan pek çok cihaz ve sistem; ekonomik bir öneme, tıbbi cihazlar ise yaşamsal bir öneme sahiptir. İnsan hayatıyla doğrudan ilintili olan tıbbi cihazlarda KGK kullanımı neredeyse zorunludur diyebiliriz. Yüksek kaliteli bir Kesintisiz güç kaynağında bulunması gereken temel özellikler aşağıda maddeler halinde sıralanmıştır. Şebeke kesintisi ile güç kaynağının devreye girmesi eş zamanlı olmalı ve yük bundan etkilenmemelidir. Çıkış işareti iyi bir sinüzoidal dalga olmalı ve hatta oluşabilecek yükselme, düşme, gürültü v.b gibi etkilerle değişmemelidir. Çıkışında oluşabilecek aşırı akım ve kısa devrelere karşı koruması olmalıdır. Verimi yüksek, maliyeti düşük, ebatları küçük ve kullanımı kolay olmalıdır. 4 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu Yük değişmelerinden etkilenmemeli ve iyi bir şebeke izolasyonuna sahip olmalıdır. Sistemde kullanılan akü uzun ömürlü olmalı ve akü şarjı kolay ve kısa süreli olmalıdır. Aküsü kuru tip olmalı ve bakım istememelidir. Voltaj regülâtörleri sayesinde giriş geriliminde ±%25 lik bir değişiklik olması durumunda düzenli çalışmalıdır. Çıkış voltajı sabit olmalıdır. Giriş frekansının ±%5 arasındaki değerleri regüle edebilmelidir. KGK larda bulunan elemanların görevleri; Kesintisiz güç kaynakları; Doğrultmaç + regülatör + akü şarş devresi + akümülatör + konvertisör + filtre + doğrultmaç devresinin birleşiminden oluşur. I. Redresör (Doğrultmaç) ; Aküyü şarj etmek amacıyla alternatif akımı doğru akıma çevirir. II. Akü; Elektrik enerjisini depolar ve kesinti halinde devreye girerek enerji verir. III. Konvertisör; Akü çıkışındaki doğru akımı alternatif akıma çevirir. IV. Yüksek gerilim bastırıcı devresi; Şebekeden kaynaklanabilecek anlık yüksek gerilimleri bastırarak cihazlar için tehlikeli olmayacak seviyelere indirir. V. Filtre devresi; Şebekeden ya da elektronik düzeneklerden kaynaklanabilecek bozuk işaretleri (gürültü) süzerek temiz bir çıkış işareti verir. VI. Otomatik Voltaj Regülatörü (OVR); Gerilimi regüle eder. Düzensiz şebeke gerilimine neden olan unsurlar şunlardır; I. Doğal Afetler; Fırtına, yıldırım ve elektrik şokları, tayfun, deprem gibi doğal afetler enerji sorunlarına yol açar. II. Kötü kablolu tesisatlar ve çevredeki endüktif tip alıcılar; Elektrik üretimi ve dağıtımı yapan şirketlerin temiz, kararlı ve sabit bir şebeke gerilimi temin edememelerinin yanında, hassas cihazların yakınlarında yüksek güçlü makine ve motorların devreye girmesi veya devreden çıkması ile şebekede ani gerilim değişmelerine (düşme veya artma) neden olur. Karşılaşılan sorunların çeşitlilik göstermesi ve bunlara karşı alınacak önlemler KGK’ların farklı modellerini gündeme getirmiştir. Sorunlara çözüm getirme ve çalışma ilkeleri göz önüne alınarak kesintisiz güç kaynakları temel olarak 3 grupta incelenebilir. Bunlar kısaca; on-line KGK, off-line KGK ve Line-interactive KGK olarak adlandırılır. Bu grupları kısaca inceleyelim. 5 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu On-line KGK On-line KGK, çift çevrimli (AC/DC ve DC/AC) sistem teknolojisi ve tam sinüzoidal dalga çıkışıyla en gelişmiş KGK’dır. Temel bir On-line KGK’nın blok diyagramı şekilde verilmiştir. On-line KGK’nın Blok diyagramı Bu sistemde şebeke kesintisinde akünün devreye girmesi anında gerçekleşir. Bu tip KGK’lar şebeke izalosyonu ve regülasyonu işlemini de gerçekleştirirler. Verimlikleri ve güvenirlilikleri çok yüksektir. Bu tip KGK’ler, değişken yüklere karşı gerilim kararlılığı sağlarlar ve gürültülere karşı filtreleme işlemi yaparlar. Bu avantajları yanında maliyetleri çok yüksektir. Off-line KGK Off-line KGK’ler, şebeke kesilmelerinde milisaniyeler mertebesinde bir gecikmeyle devreye girebilen KGK sistemleridir. Bu süre çoğunlukla 0.001s ile 0.005s arasındadır. Bu tip KGK’lar 2W’a kadar düşük güçler için kesintilerden etkilenmeyen ve şebeke izolasyonu gerekmeyen yerlerde kullanılabilir. Bu tip KGK’lerin en önemli avantajı basit, hafif ve ucuz olmalarıdır. Line-interactive KGK Bu tip KGK’ler, on-line ve off-line KGK’ler arasında tanımlanır. Her iki tipin bazı özelliklerini üzerinde barındırır. Şebeke gerilimini devamlı kontrol ederek gerilim regülsayonu sağlarlar. Fakat yapılan regülasyonun kalitesi iyi değildir. Çıkışının filtrelenmiş olması ve maliyetinin düşük olması avantajlarıdır. KGK kullanırken dikkat edilmesi gereken noktalar; KGK’ler temiz, tozdan uzak ve havadar ortamda kullanılmalıdır. KGK’lere kesinlikle lazer yazıcı ya da fotokopi makinesi bağlanmamalıdır. Bu cihazlar özellikle ilk açıldıklarında fazla akım çektiklerinden KGK’ya zarar verebilirler Cihaz kullanılmadan önce kullanma kılavuzu okunmalıdır. Cihaz mutlaka topraklı prize bağlanmalı ve bağlanmadan önce toprak hattı kontrol edilmelidir Cihaza kesinlikle besleyebileceğinden fazla yük bağlanmamalıdır. 6 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu ANAHTARLAMALI TİP GÜÇ KAYNAKLARI DC güç kaynakları genel olarak; regülesiz, regüleli ve anahtarlamalı olarak başlıca üç ana kategoride sınıflandırılır. Bu bölümde; Anahtarlamalı tip DC güç kaynaklarını tüm yönleri ile inceleyerek tasarım yeteneğimizi geliştireceğiz. - Doğrusal (lineer) karşılaştırılması; regülâtörler ile Anahtarlamalı tip regülâtörlerin Düşük güçlü dc güç kaynaklarının tasarımında genellikle lineer (doğrusal) tüm devre gerilim regülâtörleri tercih edilmektedir. Tercih nedeni olarak; Basit yapıları, yük değişimlerine hızlı cevap vermeleri, gürültüsüz çalışmaları ve düşük maliyetleri gibi etkenleri sıralayabiliriz. Fakat bu tip regülâtörlerde verim çok düşük ve güç kaybı fazladır. Yüksek güçlü DC kaynaklarının tasarımında verimleri çok daha fazla olan anahtarlamalı gerilim regülatörleri (switching regulators) kullanılmaktadır. Doğrusal bir regülatörde kayıpların tümüne yakını kontrol elemanı olarak kullanılan ve aktif bölgede çalıştırılan transistor üzerinde oluşmaktadır. Anahtarlamalı tip regülatörde ise transistorlar, ya kesimde ya da doyumda çalıştığından güç kaybı çok küçüktür ( Kesimde 1mW’tan ve doyumda 1W’tan daha küçüktür). Bundan dolayı anahtarlamalı tip regülatörlerin verimi %90 veya daha fazladır. Anahtarlamalı gerilim regülâtörlerinin tasarımı zor ve maliyetleri yüksektir. Bu nedenle düşük güçler için kullanımı ve tasarımı pek tercih edilmez. Yüksek güçlü dc kaynakların tasarımında ise anahtarlamalı gerilim regülâtörü kullanmak neredeyse zorunluluktur. Anahtarlamalı tip gerilim regülâtörleri ile doğrusal regülatörler arasındaki temel farkları maddeler halinde sıralarsak; - - - - Yapıları doğrusal (lineer) regülatörlere göre daha karmaşık ve zordur. Bu nedenle maliyetleri daha yüksektir. Çıkış gürültü seviyeleri ve dalgalılık( oranları daha yüksektir. İlave filtre devreleri kullanımına gereksinim duyulur. Bu durum maliyeti artırır. Yük akımlarında ve giriş gerilimlerinde meydana gelen değişimleri algılama ve tepki verme süreleri daha uzundur. Anahtarlamalı gerilim regülâtörleri yapılarından dolayı, elektromanyetik ve radyo frekanslı (EMI-RFI) girişimlere sebep olurlar. Bu nedenle özel filtre devrelerine ve ekranlama işlemine gereksinim duyarlar. Anahtarlamalı güç kaynaklarının verimleri diğer güç kaynaklarına nazaran oldukça yüksektir. Anahtarlamalı gerilim regülatörlerinin çalışma frekansları şehir şebekesinden çok yüksektir (KHz). Bu nedenle tasarımlarında kullanılan bobin ve transformatör v.b gibi. devre elemanlarının fiziksel boyutları oldukça küçüktür. Doğrusal regülatörlerde; regülesiz giriş gerilimi daima çıkış geriliminden büyük olmalıdır. Anahtarlamalı regülatörlerde ise çıkış gerilimi girişten büyük yapılabilmektedir. Anahtarlamalı gerilim regülatörlerinde birden fazla çıkış elde edilebilmekte ve çıkış geriliminin kutupları değiştirilebilmektedir. Bu özellik doğrusal regülatörlerde söz konusu değildir. 7 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu Anahtarlamalı gerilim regülatörünün temel çalışma prensibi, girişine uygulanan dc işaretin yüksek frekanslarda anahtarlanarak çıkışa aktarılmasına dayanmaktadır. Bu işlem için giriş gerilimi kıyılmakta ve darbe-periyot oranı değiştirilmektedir. Kısaca darbe genişliği modülasyonu (Pulse Widh Modulation=PWM) yapılmaktadır. Bu işlem; regülatör çıkışını yük ve giriş geriliminde oluşan değişimlerden bağımsız hale getirir. Ayrıca daha öncede belirtildiği gibi devrede kullanılan elemanlar (transistörler) kesim/doyum modunda anahtarlamalı olarak çalıştıkları için güç kayıpları minimumdur. Anahtarlamalı bir güç kaynağının blok şeması aşağıda gösterilmiştir. Şekil 1. Anahtarlamalı tip dc gerilim regülâtörünün blok şeması Anahtarlamalı gerilim regülatörünün blok diyagramının da görüldüğü amplifikatörünün eviren girişindeki gerilim (VM), geri beslemeden dolayı; gibi hata değerindedir. Opamp’ın ideal olduğu kabul edilirse (eviren ve evirmeyen girişleri arasında gerilim farkı yoktur), evirmeyen girişteki VREF değeri; olur. Bu formülden regüleli çıkış gerilimini yazarsak; Elde edilen çıkış geriliminin devre giriş gerilimi Vİ’den ve yük akımı IL’den bağımsız olduğu görülmektedir. Örnek Problem: Şekil 1 deki devrede R2=2*R1 ve VREF=10V olarak seçilirse; devrenin çıkış gerilimi V0 ne olur? Çözüm: 8 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu olarak bulunur. Dolayısı ile çıkış geriliminin maksimum değeri Vİ kadar olduğundan bu devre V0 < Vİ olacak şekilde kullanılabilir. Günümüzde pek çok farklı tip anahtarlamalı gerilim regülatörü tasarımı yapılabilmektedir. Bunların içerisinde en yaygın olarak kullanılanlar ise genellikle 3 tiptir. Bunlar; • Aşağıya doğru (step-down veya buck) anahtarlamalı regülatör • Yukarıya doğru (step-up veya boast) anahtarlamalı regülatör • Yön çeviren (inverting veya boast) anahtarlamalı regülatör olarak adlandırılır. 1. Aşağıya Doğru ( Step – Down) Anahtarlamalı Regülatör Aşağı doğru tip anahtarlamalı regülatörlerin çıkışından alınan regüleli gerilim, regülesiz giriş geriliminden daha küçüktür. Aşağı doğru regülatörün temel çalışma prensibini anlamak amacıyla basitleştirilmiş temel yapısı aşağıdaki şekil2.’de verilmiştir. Şekil 2. Aşağı doğru tip anahtarlamalı gerilim regülâtörünün temel (basit) yapısı Devrede girişten uygulanan regülesiz dc gerilimi kare dalgaya çevirmek (anahtarlamak) için bir S1 anahtarı kullanılmaktadır. Bu anahtar gerçekte bir MOSFET transistor dür. Anahtarlama süreleri ise (darbe periyot oranları) doğal olarak regülatörün çıkış yüküne bağlı olarak yapılacaktır. Çıkış geriliminin ortalamasını almak ve harmonileri zayıflatmak için sistemde bir LC filtresi kullanılmıştır. Regülesiz giriş gerilimi, anahtar vasıtasıyla L bobine darbe serisi şeklinde uygulanır. Bobinden dolayı kapasite, darbe serisinin ortalaması ile şarj olur. Ortalama değer, darbe süreleri ile orantılıdır. Devredeki D diyotu, bobinde oluşan ters elektromotor kuvveti (EMK) kısa devre etmek amacı ile kullanılır. Kapasitedeki ortalama değer, daima girişteki gerilimden küçüktür. Bundan dolayı bu devre, Step – Down olarak adlandırılır. L ve C elemanlarının değerleri; anahtar frekansına, tepe dalgalanmasına ve yük akımına bağlıdır. 2. Yukarıya doğru (Step-Up) Anahtarlamalı Regülatör Devredende görüldüğü gibi S1 anahtarının açık olduğu durumda Vİ=V0’dır. Bu gerilim, regülatör çıkışındaki en küçük gerilimdir. S1 anahtarı (transistör iletime geçtiği zaman) kapalı olduğu zaman (tON) L bobini enerjilenmektetir. L bobinindeki enerji S 1 anahtarının açık olduğu durumlarda (transistör kesime girince) V i gerilimi ile birlikte diyot üzerinden çıkışa aktarılmaktadır. Dolayısıyla çıkış gerilimi, regülesiz giriş geriliminden büyük olur. Bundan dolayı bu tip anahtar regülatöre Step-Up adı verilir. 9 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu Şekil 3. Yukarı doğru tip anahtarlamalı gerilim regülatörünün basitleştirilmiş devresi S1 anahtarının kapalı olduğu tON süresini düşünelim. Bu sürede çıkış gerilimi V0‘ın pozitif olmasından dolayı D diyodu ters yönde kutuplanır ve geribesleme çevrimi açıktır. Böylece C kondansatörü RL üzerinden deşarj olur. Devrede; C*RL >> tON seçilmesiyle, V0 üzerindeki düşüş (dalgalanma) oldukça küçük yapılır. Bu aralık sırasında L bobini üzerinde regülesiz giriş gerilimi vardır ve İL endüktör akımı; şeklinde artar. Şimdi S1 anahtarının açık olduğu tOFF aralığını (süresini) düşünelim. Bu duruma; bobinin (L) akımı aniden değişmeyeceğinden IL(tON-)=IL(tON+) ve diyot iletime geçeceğinden IL akımı diyot üzerinden C kondansatörüne akacaktır. C kondansatörü üzerindeki gerilim kararlı olduğunda, aynı zamanda periyodun sonu olur (T=tON+tOFF) ve bu durum tıpkı başlangıçtaki gibi (t=0) olur. t0N aralığında Vİ*tON/L artışında olduğu gibi akım tOFF aralığında azalmak zorunda kalır. [(dİL/dt)<0]. Diyot üzerinde düşen gerilim ihmal edilirse çıkış geriliminin ani değeri; şeklinde olur. Çünkü dİL/dt negatiftir. Kısaca bu tür bir regülatörde çıkış gerilimi için aşağıdaki eşitlik yazılabilir. 3. Yön Çeviren (Inverting) Anahtarlamalı Regülatör Yön çeviren regülâtörlerde giriş pozitif iken, çıkış negatif kutupludur. Çıkış geriliminin değeri, regülesiz giriş geriliminden küçük veya büyük ya da eşit olabilir. Çıkış geriliminin alacağı değer kontrol devresi tarafından belirlenir. Tipik bir yön çeviren anahtarlamalı tip regülatör devresinin basitleştirilmiş şeması Şekil–4 de gösterilmiştir. 10 Hazırlayan: Dr. Bülent Çobanoğlu Şekil 4. Inverting anahtarlamalı tip gerilim regülatörünün basitleştirilmiş devresi Devrenin nasıl çalıştığını anlayabilmek için önce; çıkış geriliminin V0<0 ve S anahtarının kapalı olduğu tON aralığını düşünelim. Bu durumda, diyotun katodu pozitif Vİ değerinde, anodu ise negatif olacağından diyot kesimdedir. C kondansatörü RL yük direnci üzerinden deşarj olurken, indüktör akımı VİN*tON/L bağıntısına göre artar. Anahtar açıldığı anda İL hemen değişmeyecek ve diyot iletime (ON) zorlanacak, sonra L, C ve D’den oluşan çevrede akarak C kondansatörünün alt plekasını pozitif, üst plekasını ise negatif yönde şarj edecektir (şekil–4). Yani diyod ve kondansatör üzerinde aynı yönde akım akacaktır. Dolayısı ile devrenin çıkışı negatif polariteli olacaktır. Bu tür bir regülatörde çıkış gerilimi V0 aşağıdaki gibi formüle edilebilir. 11