Direnç nedir?
Direnç, elektrik akımının geçişine karşı koyan ve devrede akım-gerilim ilişkisini belirlemeye yardımcı olan pasif devre elemanıdır.
Direnç değeri Ohm (Ω) ile ifade edilir. Bir devrede kullanılan direnç; akımı sınırlamak, belirli bir gerilim oluşturmak, transistor çalışma noktasını ayarlamak veya bir sinyal hattını tanımlı seviyede tutmak gibi çok farklı görevler üstlenebilir.
Bir kart üzerindeki onlarca direncin her biri aynı işi yapmaz. Devredeki konumuna göre görevi değişir.
Direnç devrede ne yapar?
LED, transistor girişi ve birçok hassas devre elemanında akımı güvenli aralıkta tutar.
Üzerinden akım geçtiğinde direnç üzerinde gerilim düşümü oluşur; bu özellik gerilim bölücü ve ölçüm devrelerinde kullanılır.
Bias, pull-up/pull-down, feedback ve sinyal koşullandırma devrelerinde kritik rol oynar.
Direnç, üzerinden akım geçtiğinde Ohm Kanununa göre üzerinde bir gerilim düşümü oluşturur. Bu yüzden gerilim bölücü tasarlanabilir; fakat direnç tek başına sabit gerilim üreten bir regülatör değildir.
Elektronikte direncin başlıca görevleri
Akım sınırlama
LED, optokuplör, transistor bazı ve bazı IC girişlerinde aşırı akımı önlemeye yardımcı olur.
Gerilim bölücü
İki veya daha fazla dirençle giriş geriliminin belirli bir oranı elde edilir.
Pull-up / Pull-down
Dijital girişlerin boşa düşmesini önler ve girişe varsayılan lojik seviye kazandırır.
Bias oluşturma
Transistor ve analog devrelerde uygun DC çalışma noktası oluşturulur.
Geri besleme
Regülatör ve SMPS devrelerinde çıkışın ölçülüp kontrol devresine geri aktarılmasında kullanılır.
Akım ölçümü
Düşük değerli shunt direnç üzerinde oluşan gerilim düşümünden akım hesaplanabilir.
LED neden seri direnç ister?
Basit bir LED, uygun akım kontrolü olmadan doğrudan gerilim kaynağına bağlanırsa aşırı akım nedeniyle zarar görebilir. Seri direnç, kaynak ile LED arasındaki gerilim farkına göre akımı sınırlar.
5 V kaynak, yaklaşık 2 V LED ve 10 mA hedef akım için: R = (5 − 2) / 0.01 = 300 Ω. Pratikte yakın standart değer seçilir ve güç hesabı da kontrol edilir.
Dirençlerle gerilim nasıl bölünür?
Seri bağlı iki direnç, giriş gerilimini direnç oranına bağlı olarak bölebilir. Bu yöntem özellikle ölçüm ve referans oluşturma devrelerinde kullanılır.
İki eşit direnç seri bağlıysa orta noktadaki gerilim ideal ve yüksüz durumda girişin yaklaşık yarısıdır.
Bölücünün çıkışına bağlanan devrenin giriş empedansı düşükse hesaplanan gerilim değişebilir.
Yük beslemek için basit direnç bölücü kullanmak çoğu durumda doğru değildir. Regülatör, DC-DC dönüştürücü veya uygun güç devresi gerekebilir.
Bir PCB’deki dirençler ne iş yapıyor olabilir?
Kart tamirinde direnç değerinden önce devredeki konumuna bakmak önemlidir.
SMPS veya regülatör çıkışının hedef gerilimini belirleyen bölücü ağın parçası olabilir.
MOSFET gate veya BJT base akımını/sürme davranışını kontrol edebilir.
İşlemci girişinin başlangıçta tanımlı 0 veya 1 seviyesinde kalmasını sağlayabilir.
Güç kaynağı veya motor sürücüde akım ölçümü için çok düşük değerli olabilir.
Yüksek hızlı veya haberleşme hatlarında yansıma ve sinyal bütünlüğünü kontrol etmeye yardımcı olabilir.
Kondansatör üzerindeki gerilimin enerji kesildikten sonra kontrollü şekilde azalmasına yardımcı olabilir.
Her direnç aynı değildir.
Modern kartlarda en yaygın tiplerden biridir.
Delik montajlı devrelerde ve prototiplerde yaygındır.
Daha yüksek güç harcaması gereken uygulamalarda kullanılabilir.
Çok düşük direnç değeriyle akım algılama için kullanılır.
Direnç değeri kadar güç değeri de önemlidir.
Doğru Ohm değerini seçmek tek başına yeterli değildir. Direnç üzerinde harcanan güç de elemanın izin verilen watt değerinin altında kalmalıdır.
Dirençten geçen akım biliniyorsa direnç üzerinde harcanan güç hesaplanabilir.
Direnç üzerindeki gerilim biliniyorsa güç bu bağıntıyla hesaplanabilir.
Bir direnç aşırı ısınmışsa, bunun sebebi dirençten normalden fazla akım geçmesine neden olan başka bir kısa devre veya arızalı yarı iletken olabilir. Sadece direnci değiştirmek arızayı çözmeyebilir.
Direnç arızası nasıl yorumlanır?
Besleme, feedback veya sürme yolu kesilebilir ve devre tamamen çalışmayabilir.
Özellikle yüksek gerilim ve ısıya maruz kalan dirençlerde devre çalışma noktası kayabilir.
Aşırı akımın kaynağı MOSFET, diyot, IC veya başka bir kısa devre olabilir.
Kart üzerinde ölçülen değer diğer bileşenler nedeniyle gerçek direnç değerinden düşük görünebilir.
Bazı özel fusible resistor türleri kontrollü şekilde koruma elemanı olarak tasarlanabilir; fakat standart dirençleri genel olarak “sigorta” gibi değerlendirmek doğru değildir.
Direnç hakkında akılda kalması gerekenler
- Direnç, akımı sınırlayan ve devrenin çalışma koşullarını şekillendiren temel pasif elemandır.
- LED devrelerinde seri direnç akımı güvenli seviyede tutmak için kullanılır.
- Gerilim bölücü, pull-up/pull-down, bias ve feedback dirençlerin çok yaygın görevleridir.
- Shunt dirençler akım ölçümünde kullanılabilir.
- Direnç seçiminde Ohm değeri kadar tolerans ve güç değeri de önemlidir.
- Yanmış bir direnç, başka bir arızanın sonucu olabilir; yalnızca parçayı değiştirmek yeterli olmayabilir.