Bir AC gerilimi bir mikrodenetleyici ya da bir LED matrisi için istenilen seviyede DC voltajına dönüştürmenin birkaç yolu bulunmaktadır. Geleneksel olarak bu dönüştürme işleminde bir düşürücü transformatör ile bir doğrultucu eleman kullanılır. Doğrultucu çıkışında yeterince büyük bir kondasatör kullanılarak sinyalin DC sinyaline benzemesi sağlanır. Daha sonra bir sürücü devresi bu DC sinyali regüle ederek çıkışa uygun hale getirir. Diğer yandan doğrudan hazır SMPS(Switch Mode Power Supply) /Güç kaynağı kullanarak da çözüm sağlanabilecektir. Ancak bu çözümler uygun maliyette olmayabilir. Günümüzde özellikle düşük güçlerdeki transformatörler, aynı güçte bir SMPS 'ten daha yüksek maliyete sahip olmaya başlamıştır. Özellikle çevreleyen bileşenlerin maliyeti ve büyüklüğünün güç kaynağı maliyetinden önemli ölçüde daha az olduğu durumlarda daha ekonomik çözümlerin sağlanması zorunlu hale gelmiştir. Bu yazımızda, transformatörsüz, 0.5 güç faktörüne sahip düşük THD'li bir dönüşüm teknolojisinden bahsedeceğiz.
Transformatörsüz düşüm teknolojisinde rezistif ve kapasitif olmak üzere iki temel tip bulunmaktadır. Reziftif düşüm teknolojisinin kapasitif tekniğe göre tek avantajı maliyettir. Bu fark göz ardı edilebilecek kadar düşük olduğundan, kapasitif teknolojinin anlatımıyla devam edeceğiz.
Önemli Not: Kapasitif/rezistif düşüm teknolojisinde izolasyon yoktur. Bu nedenle, bu tür tasarımlar paralel/seri bağlanamazlar. İzolasyon gereken yerlerde kullanılamaz.
Bu devre şemasının hem tam-dalga hem de yarı-dalga doğrultuculu uygulamalarının arkasındaki ana fikir, hat kondansatörü C1'in kayıpsız bir direnç olarak davrandığı ve kapasitörün reaktansının, DC-DC girişine sağlanabilecek maksimum akımı ayarlayacağı bir regülatör gibi davranmasıdır. Yalnız, bu durumda giriş akımı C1 tarafından yavaşlatıldığından, güç faktörü sıfıra yaklaşacaktır. Bu nedenle, 500k Ohm civarında paralel bir direnç kullanarak güç faktörü yükseltilebilir. Bu direnç değeri yükseltildikçe ısınma miktarı artacak ve kondasatör işlevsiz kalmaya başlayacaktır. O nedenle bu dengeye azami dikkat edilmelidir.
Zener diyotlar, sol tarafındaki yük kısmı olmadığı durumda doğrultulan gerilimi zener seviyesinde sabit tutmaya çalışarak(clamping), bir DC gerilim kaynağı oluşmasını sağlayacaktır. Seçilen clamp(zenerlerin toplamı) gerilimi, yük için gereken gerilimden daha yüksek seçilmelidir. Örneğin 8 seri bir kırmızı LED dizisini süreceğimizi varsayalım.
Clamp gerilimi = 8 x 2.1 + regülatör düşüm gerilimi = 16.8V + ~3
Clamp gerilimi = 19.8V
Yük tarafında bir sabit akım ya da DC/DC dönüşüm regülatörleri ile regüle edilmemiş DC gerilimi istenilen seviyeye regüle etmek mümkün olacaktır. Konu ile ilgili hesaplamalara
http://www.ti.com/lit/an/snva735/snva735.pdf
adresinden ulaşabilirsiniz.