POWER SUPPLY

POWER SUPPLY

Power Supply adalah bagian pencatu daya bagi rangkaian elektronika. Fungsi utama rangkaian power supply adalah mengubah tegangan AC jala-jala listrik menjadi tegangan DC yang dibutuhkan. Saat ini dikenal dua sistem power supply, yaitu:

1.  Sistem konvensional dengan trafo step down 50Hz dan rangkaian penyearah dioda dan elco.

2.  Sistem switching yang dikenal dengan SMPS (Switching Mode Power Supply)

Power Supply Konvensional

Pada power supply konvensional, tegangan AC ini lebih dahulu diturunkan melalui sebuah transformator step down lalu keluaran trafo disearahkan dengan dioda dan diratakan dengan kapasitor elektrolit (elco).

AC input PLN 220V

PENYEARAH

PENURUN TEGANGAN

 

                                                                      

PENSTABIL TEGANGAN

FILTER

DC OUPUT

 

Gambar Rangkaian Power Supply

 

Sumber PLN 220v

Bentuk Gelombangnya

Pada saat input dari PLN 220v maka membentuk gelombang seperti gambar diatas. Dari gambar di atas dapat dicari tegangan puncak dan frekuensi dari gelombang tersebut.

Untuk menghitung tegangan puncak menggunakan

Vp= jumlah kotak vertikal X  skala

Vp= 13 X 20 = 260 volt

Untuk menghitung frekuensinya

T= jumlah kotak horizontal X skala

F= 1/t

T=6 X 20

F= 1/20

Transformator

Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder.

 

Dari input PLN 220v masuk ke transformator di sini terdapat penurun tegangan sehingga output dari transformator menjadi 20v. Gelombang output pada trafo juga mengalami perubahan sehingga;

Untuk menghitung tegangan puncak menggunakan

Vp= jumlah kotak vertikal X  skala

Vp=6 X 5 = 30 v

Untuk menghitung frekuensinya

T= jumlah kotak horizontal X skala

F= 1/t

T= 6 X 5=30

F= 1/30

Penyearah gelombang penuh dengan jembatan dioda (dioda bridge)

Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap   siklus tegangan sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama. Untuk memahami cara kerja dioda bridge, perhatikanlah gambar berikut.
Saat siklus positif, arus mengalir melalui dioda D2 menuju beban dan kembali melalui dioda D3. Pada saat yang bersamaan pula, dioda D1 dan D4 mengalami panjar balik (reverse bias) sehingga tidak ada arus yg mengalir atau kedua dioda tersebut bersifat sebagai isolator.                                                                                  Sedangkan pada saat siklus negatif, arus mengalir melalui dioda D1 menuju beban dan kembali melalui dioda D4. Karena dioda D2 dan D3 mengalami panjar balik (reverse bias) maka arus tidak dapat mengalir pada kedua dioda ini. Kedua hal ini terjadi berulang secara terus menerus hingga didapatkan tegangan beban yang berbentuk gelombang penuh yang sudah disearahkan (tegangan DC). Untuk Jembatan dioda (dioda bridge) ini tersedia dalam bentuk 1 komponen saja dipasaran. Jika ingin membuat merancang sendiri bisa dibuat dengan menggunakan 4 dioda yang sama karakteristiknya. Yang harus diperhatikan adalah kapasitas arus yang dilewatkan oleh dioda harus lebih besar dari besar arus yang dilewatkan pada rangkaian.

Pada saat output dari trafo masuk kedalam diode bridge disinilah terjadi perubahan dari arus AC ke DC yang membuat gelombang sinus dari PLN lebih rata seperti pada gambar sehingga diperoleh;

Untuk menghitung tegangan puncak menggunakan

Vp= jumlah kotak vertikal X  skala

Vp= 2 X 5= 10

Untuk menghitung frekuensinya

T= jumlah kotak horizontal X skala

F= 1/t

T=1 X 5= 5

F= 1/5

FILTER

Filter dalam rangkaian penyearah digunakan untuk memperkecil tegangan ripple, sehingga dapat diperoleh tegangan keluaran yang lebih rata, baik untuk penyearah gelombang setengah maupun gelombang penuh. Filter diperlukan karena rangkaian – rangkaian elektronik memerlukan sumber tegangan DC yang tetap, baik untuk keperluan sumber daya dan pembiasan yang sesuai operasi rangkaian. Rangkaian filter dapat dibentuk dari kapasitor (C), induktor (L) atau keduanya.

Filter Kapasitor                                                                                     Selama seperempat perioda positif yang pertama dari tegangan sekunder, Dioda D1 menghantar. Karena dioda menghubungkan sumber VS1 secara langsung dengan kapasitor, maka kapasitor akan dimuati sampai tegangan maksimum VM.                                                        Setelah mencapai harga maksimum, dioda berhenti menghantar (mati), hal ini terjadi karena kapasitor mempunyai tegangan sebesar VM, yang artinya sama dengan tegangan sumber dan bagi dioda artinya tidak ada beda potensial. Akibatnya dioda seperti saklar terbuka, atau dioda dibias mundur (reverse). Dengan tidak menghantarnya dioda, kapasitor mulai mengosongkan diri melalui resistansi beban RL, sampai tegangan sumber mencapai harga yang lebih besar dari tegangan kapasitor. Pada saat dimana tegangan sumber lebih besar dari tegangan kapasitor, dioda                                                                                                              kembali menghantar dan mengisi kapasitor. Untuk arus beban yang rendah tegangan keluaran akan hampir tetap sama dengan VM. Tetapi bila arus beban tinggi pengosongan akan lebih cepat yang mengakibatkan ripple yang lebih besar dan tegangan keluaran DC yang lebih kecil.

Bentuk Gelombang

                                                                             

Tegangan Ripple                                                                                  Seperti terlihat pada gambar kapasitor mengisi (charges) dengan cepat pada awal siklus sinyal dan membuang (discharges) dengan lambat setelah melewati puncak positif (ketika dioda dibias mundur). Variasi pada tegangan keluaran untuk dua kondisi, mengisi dan membuang, disebut dengan tegangan ripple (ripple voltage). Semakin kecil ripple, semakin baik penfilteran seperti terlihat pada gambar memperlihatkan penyearah gelombang penuh lebih mudah melakukan penfilteran. Ketika di filter, penyearah gelombang penuh mempunyai tegangan ripple lebih kecil disbanding gelombang setengah untuk resistansi beban dan nilai kapasitor yang sama. Hal ini disebabkan kapasitor membuang lebih cepat dan interval waktu yang lebih pendek.

Sehingga diperoleh;

Untuk menghitung tegangan puncak menggunakan

Vp= jumlah kotak vertikal X  skala

Vp= 2 X 20= 40mV

Untuk menghitung frekuensinya

T= jumlah kotak horizontal X skala

F= 1/t

T=1 X 5= 5

F= 1/5

PENSTABIL dengan IC Regulator 78xx

Regulator tegangan sederhana-nya adalah suatu rangkaian elektronika yang berfungsi untuk mengatur agar tegangan keluaran-nya tetap berada pada posisi yang ditentukan walau tegangan masukkan-nya berubah-ubah. Rangkaian regulator tegangan ini kemudian dikemas dalam bentuk sirkuit terintegrasi (IC).

Ouput dari Ic regulator gelombangnya sudah rata membentuk gelombang DC