IGBT ile Dimmer uygulaması

Görsel 1.1’deki devrede köprü diyotlarla doğrultma yapılmıştır. R1, R2 gerilim bölücü dirençlerle ve 12V zener ile IGBT’nin gate ucu 12V ile beslenmektedir. Optokuplörden girişinden verilen PWM sinyaline göre iletime geçerek IGBT’nin gate ucunun 0V, kesime giderek de IGBT’nin gate ucunun 12V olmasını sağlamaktadır. Görsel 1.3’te bir saykıldaki iletim ve kesim süreleri gösterilmektedir. IGBT’nin bir saykıldaki iletimde kalma süresi arttıkça lambanın parlaklığı artmaktadır.

Görsel 1.2’de C2 kondansatörü 555’in 7 numaralı ucu üzerinden deşarj olur. C1 kondansatörü D7 diyodu ve Ra üzerinden şarj, D8 diyodu ve Rb üzerinden deşarj olmaktadır. Ra’nın değeri ’u, Rb’nin değeri  süresini belirler. Görsel 1.2’de saykıl (döngü) süresi T=0,693*(Ra+Rb)*C formülü ile bulunur. Eğer D7 ve D8 diyodu olmasaydı (D7 açık devre D8 kısa devre olursa) C2 kondansatörü Ra+Rb üzerinden şarj olurken, Rb üzerinden deşarj olurdu. O zaman T=0,693*(Ra+2Rb)*C olur ve potansiyometrenin değeri değiştiğinde değişken saykıl süreleri oluşurdu. PWM’de saykıl süresi sabitken  değişimiyle çıkış gerilimi kontrol edilmektedir. ’un bir saykılda kapladığı yüzdeliğe Duty Cycle (Görev zamanı) denir. Duty Cycle =  formülüle hesaplanır.  %100’e yaklaştıkça çıkış gerilimi artmakta,  %0’a yaklaştıkça çıkış gerilimi azalmaktadır.

Görsel 1.1: IGBT ile Dimmer uygulaması

Görsel 1.2: 555’li PWM devresi

Görsel 1.3: Kare dalga sinyalde bir saykıl

                MALZEME LİSTESİ

                İŞLEM BASAMAKLARI

1. Görsel 1.1’teki devreyi kurunuz.
2. Görsel 1.2’teki devreyi kurunuz.
3. Görsel 1.2’teki 555’in 3 numaralı bacağına osilaskop bağlayınız.
4. Potansiyometreyi en az ve en çok direnç ayarlarına alarak osilaskop ekranını gözlemleyiniz.
5. İki devrenin PWM giriş ve çıkışlarını birleştiriniz.
6. IGBT dimmer devresi 220V ile çalışmaktadır. Bu yüzden devreye sadece öğretmeniniz enerji vermelidir!
7. Potansiyometreyi en az ve en çok direnç ayarlarına alarak lambanın çalışmasını gözlemleyiniz.
8. Devredeki elemanları inceleyiniz ve araştırınız. Devredeki görevlerini defterinize yazıp öğretmeniniz gözetiminde arkadaşlarınızın yazdıkları ile karşılaştırınız.

                SORULAR

1. Lambanın parlaklığını arttıran ve azaltan sebep nedir?
2. PWM sinyali nedir?
3. PWM sinyalini üreten devreler nelerdir?
4. Duty Cycle (görev zamanı) kavramı nedir?

Devrede D6 diyodunun bozulmasının devre üzerine etkileri nelerdir?

1. Lambanın parlaklığını arttıran ve azaltan sebep, IGBT transistörün iletim süresinin değişmesidir. İletim süresi arttıkça lambaya daha fazla güç aktarılır ve parlaklık artar. İletim süresi azaldıkça parlaklık azalır.
2. PWM sinyali, belirli bir periyotta tekrarlanan, farklı genişliklerde darbe sinyalleridir. Bu darbeler sayesinde bir çıkış elemanının ortalama gücü kontrol edilebilir.
3. PWM sinyalini üreten devreler arasında 555 zamanlayıcı entegresi, mikroişlemciler, FPGA’lar ve özel PWM jeneratör entegreleri bulunmaktadır. Bu devrede 555 entegresi PWM üretimi için kullanılmıştır.
4. Duty Cycle (Görev Zamanı), bir PWM sinyalindeki darbe genişliğinin, periyoda oranıdır. Yüzde olarak ifade edilir. Duty Cycle arttıkça çıkış gücü artar, azaldıkça çıkış gücü azalır.
5. D6 diyodunun bozulması halinde, optokuplörün çıkışı devreden kopacaktır. Bu durumda IGBT’nin gate’i sürekli 12V potansiyele çekilecek ve IGBT sürekli iletim halinde kalacaktır. Sonuç olarak lamba en yüksek parlaklıkta yanacak ve kontrol edilemez hale gelecektir.