a. Uraian Materi

1) ADAPTOR/CATU DAYA

Adaptor/catu daya adalah sumber tegangan DC yang digunakan untuk memberikan tegangan atau daya kepada berbagai rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan DC agar dapat beroperasi. Rangkaian pokok dari catu daya tidak lain adalah suatu penyearah yakni suatu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC). Sumber daya diperoleh dari baterai, solar sel, generator AC/DC, dan jala-jala listrik PLN.

Berbagai sumber daya tersebut akan kita bahas salah satunya type catu daya yang terjadi melalui suatu proses pengubahan dari tegangan AC (bolak-balik) ke DC (searah ). Proses pengubahan dimulai dari penyearahan oleh diode, penghalusan tegangan kerut (Ripple Voltage Filter) dengan menggunakan condensator dan pengaturan (regulasi) oleh rangkaian regulator. Pengaturan meliputi pengubahan tingkat tegangan atau arus. Pada teknik regulasi pada pembuatan catu daya, kita mengenal teknik regulasi daya linier dan teknik regulasi switching.

2) DIODA SEBAGAI PENYEARAH

Dioda semikonduktor

Bahan dasar yang banyak digunakan untuk membuat piranti elektronik adalah bahan semikonduktor germanium (Ge) dan silikon (Si), yang mana kedua bahan ini mempunyai elektron valensi yang sama.

Sambungan bahan semikonduktor P dan N mendasari suatu piranti elektronik aktif yang disebut sebagai Dioda.

Dioda mempunyai elektroda Anoda yang berkutub positif dan elektroda Katoda yang berkutub negatif. Simbol dioda diperlihatkan seperti pada gambar 1.1.

Gambar 1.1 Simbol Dioda

a. Bias Maju Dioda

Jika anoda dihubungkan pada polaritas positif batere, sedangkan katoda pada polaritas negatif seperti gambar 1.2, maka keadaan dioda disebut arah maju (forward-bias) aliran arus dari anoda menuju katoda, dan aksinya sama dengan rangkaian tertutup

Gambar 1.2 Bias maju-Saklar on

Forward

Gambar 1.3 Kurva Hubungan arus dan tegangan bias maju

b. Bias Mundur Dioda

Jika katoda dihubungkan pada polaritas positif batere, sedangkan anoda pada polaritas negatif seperti gambar 1.4, maka keadaan dioda disebut arah mundur (reverse-bias) dan aksinya sama dengan rangkaian terbuka.

Gambar 1.4 Bias mundur –Saklar off

Sebagai sifat dioda, pada saat reverse, nilai tahanan dioda relatif sangat besar dan dioda ini tidak dapat menghantarkan arus. Gambar 1.5 memperlihatkan kurva pada saat reverse. Harga-harga nominal baik arus maupun tegangan tidak boleh dilampaui, karena akan mengakibatkan rusaknya dioda.

-U

Reverse

-I

Gambar 1.5 Kurva Hubungan arus dan tegangan bias maju.

Secara umum dioda digunakan sebagai penyearah (rcctifier) arus/tegangan arus bolak balik (AC) satu fasa atau tiga fasa kedalam bentuk gelombang arus searah (DC).

Pada dasarnya penyearahan ini ada dua macam yaitu:

1. Penyearah setengah gelombang (half wave rectifier)

2. Penyearah gelombang penuh (full wave rectifier)

3) PENYEARAH (RECTIFIER)

Tegangan arus searah biasanya dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan elektronik, misalnya pesawat amplifier, peralatan kontrol elektronik, peralatan komunikasi dan sebagainya.

Catu daya arus searah (DC) dapat diperoreh dari batere atau dari sumber daya listrik 220/240 Volt Ac 50 Hz yang dirubah menjadi arus searah melalui rangkaian penyearah (rectifier).

Pada sistem rangkaian penyearah ada 4 fungsi dasar yang dibahas, yaitu:

1. Tranformasi tegangan yang diperlukan untuk menurunkan tegangan yang diinginkan.

2. Rangkaian penyearah, rangkaian ini untuk mengubah tingkat tegangan arus bolak balik ke arus searah.

3. Filter, merupakan rangkaian untuk memproses fluktuasi penyearahan yang menghasilkan keluaran tegangan DC yang lebih rata.

4. Regulasi, adalah parameter yang sangat penting pada catu daya dan regulator tegangan dengan bahan bervariasi.

3.1 PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

Contoh sederhana rangkaian penyearah setengah gelombang diperlihatkan seperti gambar 1.6

U_{s Diode}

_{Time Us RL}

common

Gambar 1.6 Rangkaian Penyearah setengah gelombang

Jika dioda dalam kondisi menghantar (conduct) pada setengah perioda positif, dioda tersebut pada keadaaan forward biased sehingga arus mengalir dan melewati tahanan beban R_L.

Pada saat setengah perioda negatif, dioda bersifat menghambat (reverse biased) nilai tahanan dioda sangat tinggi dan dioda tidak menghantar.

Secara praktis, tegangan keluaran (U_L) hampir sama dengan sumber Us

Drop tegangan pada dioda lebih kurang 700mV.

Gambar 1.7 memperlihatkan bentuk gelombang proses penyearahan setengah gelombang.

Gambar 1.7 Bentuk Gelombang Output Penyearah Setengah Gelombang

Untuk menghitung besarnya harga rata-rata dari signal yang disearahkan, kita dapat menghitung dari luas kurva seperti pada gambar 1.8

Gambar 1.8 kurva harga rata-rata

a. Tegangan AC selalu diasumsikan harga RMS

(U_rms) harga efektif RMS = 0,5 x harga puncak (U_m)

(U_dc) harga rata-rata = 1/p x U_m= 0,318 x U_m

tegangan maximum U_m = 1,414 x U_eff

disipasi daya pada beban dapat dihitung dari harga RMS tegangan dan arus pada beban.

Daya = U_mx I_m

U_m

I_m = ------

R_L

U_dc

I_dc = ------

R_L

b. Arus yang melalui rangkaian seri adalah sama

Hal yang perlu diperhatikan dalam penyearahan ini adalah besarnya tegangan balik maksimum (PIV) dari dioda yang digunakan minimal harus sama besarnya dengan tegangan maksimum AC yang akan disearahkan.

Contoh soal

1. Tentukan tegangan rata-rata (U_dc) yang melalui beban pada gambar 1.9 dibawah ini, bila:

U_eff = 20 volt

Drop tegangan dioda 0,8 volt.

U U_{s U dioda = 0,8 V}

U_s

0 _Time

Gambar 1.9

Penyelesaian:

U_m= 1,414 x U_eff

= 1,414 x 20 volt

= 28,28 V

U_m (beban) = (U_m – 0,8) volt

= 28,28 – 0,8

= 27,48 V

U_dc= 0, 318 x U_m

= 0, 318 x 27,48

= 8,74 V

1.2 PENYEARAH GELOMBANG PENUH

Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat diperoleh dengan dua cara.

Cara pertama memerlukan transformator sadapan pusat (Centre Tap-CT).

Cara yang lain untuk mendapatkan keluaran (output) gelombang penuh adalah dengan menggunakan empat dioda disebut penyearah jembatan (rectifier bridge).

3.2.1 Rangkaian Penyearah Centre Tap

Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator sadapan pusat (Center Tap) diperlihatkan seperti gambar 1.10 dan 1.11

D₁

D₂^R_L

Gambar 1.10 Penyearah dengan Trafo CT

Bila U₁ dan U₂mempunyai polaritas, ujung A berpolaritas positif dan ujung B berpolaritas negatif. Pada saat ini D₁ menghantar (conduct) sedangkan D₂tidak menghantar (reverse biased).

Pada saat A berpolaritas negatif , sedang B berpolaritas positif, pada saat ini D₂menghantar sedangkan D1 tidak menghantar. Bentuk gelombang input dan output ditunjukkan seperti terlihat pada gambar 1.11

Gambar 1.11 Bentuk gelombang Penyearah gelombang penuh

Harga tegangan dapat dihitung:

U_eff = 0,707 x U_m

U_dc = 0,636 x U_m

Harga arus dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

U_m

I_m = ---------

R_L

U_dc

I_dc = ----------

R_L

3.2.2 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

Rangkaian penyearah ini memerlukan empat buah dioda yang dipasang dengan konfigurasi jembatan seperti terlihat pada gambar 1.13

Bridge

rectifier

a) b)

A +

D₁ D₂

_ - + R_L -

B D₃ D₄ 120 Ώ

Gambar 1.13 Rangkaian penyearah sistem jembatan

Pada saat terminal A positif dan terminal B negatif , dioda-dioda D₂dan D₃berada dalam kondisi menghantar seadangkan D₄dan D₁ tidak menghantar.

Pada saat terminal A negatif dan B positip , dioda yang menghantar adalah D₄dan D₁, sedang D₂dan D₃ tidak menghantar.

Dengan demikian setiap setengah perioda tegangan bolak balik ada dua dioda yang menghantar (conduct) secara bersamaan dan dua buah dioda lainnya tidak menghantar sehingga menghasilkan bentuk gelombang penuh.

Tegangan rata-rata (U_dc) sama dengan sistem penyearah dengan menggunakan trafo CT.

Bentuk gelombang keluaran (output) terlihat seperti gambar 1.14.

a. Kelebihan sistem jembatan terhadap sistem trafo CT adalah adanya dioda yang tersambung seri sehingga masing-masing dioda dapat menahan tegangan balik maksimumnya.

Contoh soal

Dari gambar 1.15 tentukan:

a. U_mtegangan sekunder trafo

b. U_m pada beban jika drop tegangan dioda 0,7 volt

c. U_dcpada beban

d. I_mdan I_dc

Us R_L

15 V 200Ω

Gambar 1.15 Hububungan Beban Pada Penyearah Gelombang Penuh

Penyelesaian:

a. U_m pada sekunder

U_m = 1,414 x U_s

= 1.414 x 15

= 21,211 volt

b. U_m pada beban R_L

U_m(beban) = 21,21 – (2 x x0,7)

= 19,81 volt

c. Tegangan rata-rata:

U_dc= 0,637 x U_m (beban)

= 0,637 x 19,81

= 12,64 volt

U_m

d. I_m = --------

R_L

19,81

= ----------- = 99,1 mA

200

U_dc

I_dc = -------

12,56

= ------------ = 63,2 mA

200

4) FILTER

Penyearah tanpa filter menghasilkan keluaran sinyal output yang berupa pulsa. Walaupun nilai rata-rata dari sinyal ini tidak nol, akan tetapi sinyal ini masih belum dapat dipakai sebagai sumber daya atau catu daya untuk peralatan elektronika seperti pesawat radio, tape, komputer dan lain-lain. Oleh karena itu diperlukan rangkaian tambahan untuk lebih menghaluskan atau meratakan sinyal keluaran tersebut. Rangkaian ini disebut dengan filter.

Setiap gelombang keluaran hasil penyearahan baik yang tanpa filter maupun yang dengan filter terdiri atas komponen DC dan komponen AC (ripel). Akan tetapi sumber tegangan baterai/accu tidak mempunyai komponen AC. Semakin baik kualitas suatu catu daya berarti semakin kecil perbandingan antara nilai komponen AC (ripel) terhadap komponen DC. Ukuran ini disebut dengan istilah faktor ripel (r).

tegangan ripel (rms)

r = ------------------------------------

tegangan dc

Ur (rms)

r = ----------------------- x 100 %

U dc

Faktor lain yang juga penting dalam menentukan kualitas suatu catu daya adalah regulasi tegangan (V.R.). Tegangan keluaran suatu catu daya dalam keadaan ada beban cenderung lebih kecil dibanding dengan tegangan keluaran dalam keadaan tanpa beban. Semakin kecil perbedaan tersebut, semakin baik kualitas suatu catu daya. Demikian pula sebaliknya, semakin besar perbedaan tersebut, semakin jelek kualitas suatu catu daya. Regulasi tegangan bisa didefinisikan sebagai berikut.

Udc tanpa beban – Udc beban penuh

U.R. = -------------------------------------------------

Udc beban penuh

U_NL – V_FL

% U.R. = ----------------- x 100 %

V_FL

Suatu penyearah tanpa filter akan menghasilkan tegangan keluaran yang juga terdiri atas komponen DC dan komponen AC (ripel). Penyearah setengah gelombang menghasilkan tegangan DC dan AC sebesar:

Udc = 0,318 Vm

Ur(rms) = 0,385 Vm

Oleh karena itu faktor ripel (r) dari penyearah setengah gelombang adalah:

r =121 %

Sedangkan Penyearah gelombang penuh menghasilkan tegangan DC dan AC sebesar:

Udc = 0,636 Vm

Ur(rms) = 0,308 Vm

Oleh karena itu faktor ripel (r) dari penyearah gelombang penuh adalah:

r =48 %

Filter yang banyak digunakan dalam rangkaian catu daya adalah filter kapasitor (C). Filter C ini sangat sederhana yaitu dengan cara menambahkan secara parallel komponen C pada penyearah. Semakin besar nilai C yang digunakan, semakin baik factor ripelnya atau semakin halus/kecil komponen AC (ripel)nya.

Pada penyearah gelombang penuh dengan filter C, nilai tegangan ripel dapat ditentukan sebagai berikut.

Vdc

Vr(rms) = ---------------

4Ö3.f.R.C

Sehingga faktor ripelnya dapat diperoleh:

r = --------------- x 100 %

4Ö3.f.R.C

Untuk memperoleh keluaran catu daya yang lebih halus dapat digunakan filter RC, yakni gabungan antara komponen C dan R. Rangkaian dasar filter RC dapat dilihat pada gambar 1.18.

Gambar 1.18. Rangkaian dasar filter RC

5) Dioda Zener

Struktur Dioda zener tidaklah jauh berbeda dengan dioda biasa, hanya tingkat dopingnya saja yang sangat berbeda. Kurva karakteristik dioda zener juga sama seperti dioda biasa, namun perlu dipertegas adanya daerah breakdown dimana pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat (gambar 1.19). Daerah breakdown inilah titik fokus penerapan dari dioda zener. Sedangkan pada dioda biasa tidak diperbolehkan pemberian tegangan mundur sampai pada daerah breakdown, karena bisa merusak dioda.

ID (mA)

daerah bias maju

daerah bias mundur

Gambar 1.19. Kurva Karakteristik Dioda Zener

Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi tingkat dopingnya. Tingkat doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan tingkat doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi. Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V sampai 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W. Karena temperatur dan kemapuan arusnya yang tinggi, maka jenis silikon sering dipakai pada dioda zener.

Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai penyetabil tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar penyetabil tegangan adalah pada gambar 1.20. Agar rangkaian ini dapat berfungsi sebagai penyetabil tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Dengan kata lain, apabila dilihat pada gambar 1.20, maka tegangan sumber (Vi) yang diberikan pada rangkaian harus lebih besar dari Vz atau arus pada dioda zener harus lebih besar dari Iz minimum.

Gambar 1.20. Rangkaian Dasar Penyetabil Tegangan

Oleh karena itu persyaratan yang harus dipenuhi agar rangkaian berfungsi sebagai penyetabil tegangan adalah berkenaan dengan nilai RL dan Vi. Pertama, RL harus lebih besar dari RL minimum. RL ini berhubungan dengan Iz, karena bila RL minimum, maka IL menjadi maksimum, sehingga Iz menjadi minimum. Kedua, Vi harus lebih besar dari Vi minimum. Vi minimum ini akan menjamin bahwa dioda mendapatkan tegangan breakdown.

Kasus pertama: Resistansi beban RL harus lebih besar dari RL minmum. Apabila RL kecil sekali sehingga kurang dari RLmin, maka turun tegangan pada RL (juga pada zener) akan kecil sehingga kurang dari Vz. Oleh karena itu zener tidak berfungsi, karena tidak bekerja pada daerah breakdown. Untuk menghitung harga RLmin dari gambar 2.10 adalah menghitung harga RL saat diperoleh VL = Uz, yaitu:

RL.Vi

UL = Vz = ¾¾¾¾

RL + Rs

sehingga diperoleh:

Rs.Vz

RLmin = ¾¾¾¾

Vi - Vz

Harga RLmin ini akan menjamin bahwa dioda zener bekerja. Dengan RLmin maka diperoleh ILmax, yaitu:

VL Vz

ILmax = ¾¾ = ¾¾

RL RLmin

Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu: VR = Vi - Vz

dan arus yang mengalir pada Rs juga tetap, yaitu sebesar (IR):

IR = ¾¾

Arus zener dapat dihitung dengan,

Iz = IR - IL

Karena IR tetap, maka Iz akan maksimum bila IL minimum dan sebaliknya. Agar Iz tidak melebihi harga Izm yang sudah titentukan oleh pabrik, maka IL harus tidak boleh kurang dari IL minimum. Jika Izm terlampaui, zener akan panas dan bisa rusak. ILmin ini adalah:

ILmin = IR - Izm

Dengan diperoleh IL minimum, maka RL akan maksimum, yaitu:

RLmax = ¾¾

ILmin

Contoh Soal 1:

Rangkaian penyetabil tegangan seperti gambar 1.20 mempunyai data sbb: Vi = 50 Volt, Rs = 1 KW, Vz = 10 Volt, dan Izm = 32 mA. Tentukan variasi harga RL (min dan max) agar tegangan output masih stabil 10 Volt. Dan hitung daya pada zener maksimum.

Penyelesaian:

Rs.Uz (1K).(10) 10K

RLmin = ¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾ = ¾¾ = 250 W

Ui - Uz 50 - 10 40

UR = Vi - Vz = 50 -10 = 40 Volt

IR = VR / Rs = 40 / 1K = 40 mA

ILmin = IR - Izm = 40mA - 32mA = 8 mA

RLmax = Vz / ILmin = 10 / 8mA = 1,25 KW

Daya maksimum pada dioda zener:

Pzmax = Vz. Izm = 10 . 32mA = 320mW

Kasus kedua: Agar dioda zener dapat berfungsi sebagai penyetabil tegangan, maka turun tegangan pada RL harus lebih besar dari Vz. Dengan kata lain Vi harus lebih besar dari Vimin. Namun bila Vi terlalu besar sehingga arus pada zener melebihi Izm, maka zener bisa rusak. Oleh karena itu Vi harus lebih kecil dari Vimax.

Dengan menganggap harga RL tetap, maka tegangan sumber minimum (Vimin) adalah:

(RL+Rs).Vz

Vi min = ¾¾¾¾¾¾

Sedangkan harga maksimum tegangan sumber (Vimax) adalah:

Vimax = IRmax.Rs + Vz

dimana harga IRmax adalah arus maksimum yang mengalir melalui Rs, yaitu IRmax = Izm + IL.

Contoh soal 2:

Rangkaian penyetabil tegangan seperti gambar 1.20 mempunyai data sbb: RL = 1,2 KW, Rs = 220 W, Vz = 20 Volt, dan Izm = 60 mA. Tentukan variasi harga Vi (min dan max) agar tegangan output masih stabil sebesar 20 Volt. Dan hitung daya pada zener maksimum.

Penyelesaian:

(RL+Rs).Vz (1200+220).(20)

Vimin = ¾¾¾¾¾¾ = ¾¾¾¾¾¾¾¾ = 23,67 Volt

RL 1200

IL = UL / RL = 20V / 1,2KW = 16,67 mA

IRmax = Izm + IL = 60mA + 16,67mA = 76,67 mA

Uimax = IRmax.Rs + Vz

= (76,67mA)(0,22KW) + 20V = 36,87 Volt

Perencanaan suatu rangkaian penyetabil tegangan dimulai dari spesifikasi yang diharapkan dari rangkaian terbut, kemudian dihitung harga-harga komponen yang diperlukan. Dalam praktek spesifikasi yang diinginkan adalah arus beban (IL) dan tegangan sumber (Vi) serta tegangan keluaran (Vz). Sedangkan komponen yang harus direncanakan adalah Rs dan Dioda zener.

Dari persamaan 2.3; 2.4 dan 2.5 diperoleh harga Rs:

Vi - Vz

Rs = ¾¾¾¾

Iz + IL

Karena dalam perencanaan harga IL, Vi dan Vz sudah diketahui (sesuai dengan permintaan perencana), agar rangkaian bisa berfungsi dengan benar, maka pada dua kondisi ekstrem dapat diperoleh Rs:

Vimin – Vz Vi max - Vz

Rs = ¾¾¾¾¾¾¾¾ RS = ---------------------

Izmin + ILmax Iz max + IL min

Dari dua persamaan tersebut yang belum diketahui adalah harga Izmin dan Izmax (dan tentu saja Rs). Dalam praktek berlaku Izmin = 0,1 Izmax. Sehingga dengan menggabungkan persamaan 2.11 dan 2.12, diperoleh:

ILmin(Vz - Vimin) + ILmax(Vimax - Vz)

Izmax = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾

Vimin - 0,9Vz - 0,1Vimax

6. Transistor

Rangkaian regulator seri menggunakan transistor bipolar seperti pada gambar 4.1 arus beban lewat melalui transistor dari kolektor ke emitor.

Rangkaian ini memberikan kerja yang lebih efisien dan arus beban yang lebih besar. Q₁

U_CE

C E I_L

R_S B

U_S I_Z UR_L

Gambar 4.1 Rangkaian regulator seri

R_s dan zener dalam rangkaian ini adalah bentuk yang sederhana dari regulator zener yang mempertahankan tegangan konstan pada basis transsistor Q₁.

Resistor R_s memberikan arus basis (I_B) Q₁ dan arus ke dioda zener (!_Z).

Transistor tersebut akan berpungsi sebagai pengatur tegangan (voltage regulator).

Besarnya tegangan output didapat dari persamaan:

U_CE = Uin - Uo

U₀ = U_Z + U_BE

Karena besarnya U_BE relatif kecil, maka U₀ = U_Zdan selalu konstan.

Perinsip kerja rangkaian adalah sebagai berikut: Jika tahanan beban dari rangkaian turun , tegangan output akan jatuh , menjadi kurang positip. Ini artinya tegangan Emitor ( V_E) dari transistor dikurangi, kemudian U _Benaik .

Arus beban melalui R _CE, kemudian akan terjadi drop tegangan pada transistor , dan tegangan output kembali keharga semula . Bila arus beban naik ,tegangan output akan naik terhadap tegangan awal. Hal ini akan mengurangi U _BEdan U_CEakan naik sehingga tegangan output kembali normal. Jadi jika tegangan input naik , tegangan output akan naikn juga., dengan adanya zener dioda maka tegangan out put dapat dipr\ertahankan stabil.

Rangkaian lainnya adalah transistor sebagai regulator arus seperti pada gambar rangkaian 4.2

Gambar 4.2 Regulator Arus

Rangkaian ini dirancang untuk mempertahankan harga arus yang melewati beban ketika terjadi perubahan beban pada tegangan tetap.

Dari rangkaian didapat persamaan:

U_z

I_E = ---------

R₁

I_L= I_C = I_E - I_B

I_E
=I_C + I_B

Keterangan:

a. I_E= arus emitor

b. I_C= arus kolektor

c. I_B=arus basis

d. I_L = arus beban

Penurunan arus beban I_L = I_C akan mengakibatkan penurunan arus emitor dan akan mengurangi drop tegangan pada R₁ (UR₁ = I_E x R₁).

Efek terhadap bias Q₁adalah : U_BE = U_Z – UR₁

Karena harga U_Z selalu konstan, maka penurunan pada UR₁ akan mengakibatkan kenaikan pada U_BEtransistor dan sekaligus menaikkan konduktifitas dari transsistor sehingga arus beban I_L dapat dipertahankan pada harga yang tetap.

Regulasi arus dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

I_NL - I_FL

Regulasi arus = ------------- x 100%

I_FL

Dimana:

I_NL = arus tanpa beban.

I_FL= arus beban penuh.

7. IC. (Integrated Circuit)

Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik. Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC. Ada beberapa jenis IC yang menghasilkan tegangan keluaran tetap baik positip maupun negatip, ada pula yang menghasilkan tegangan keluaran yang bisa diatur. IC regulator tegangan tipe LM78xx (series) menghasilkan tegangan tetap positip, sedangkan tipe LM79xx (series) menghasilkan tegangan tetap negatip.

Gambar 7.2 bentuk IC regulator dan simbol rangakain

Pada gambar 7.1 terlihat bahwa IC regulator tipe LM7812 akan menghasilkan tegangan keluaran tetap sebesar positip 8 Volt. IC jenis ini mempunyai 3 buah terminal, yakni masukan (input), keluaran (output), dan ground (GND). Spesifikasi tegangan pada beberapa IC regulator seri LM78xx dan 79xx series terlihat pada tabel berikut.

Tabel 1. Spesifikasi Tegangan IC Regulator Lm78xx dan Lm79xx

LM 78xx/79xx (series)		Tegangan Output (Volt)		Tegangan Input Minimal (Volt)
LM7805	LM7905	+ 5	- 5	+ 7.3	- 7.3
LM7806	LM7906	+ 6	- 6	+ 8.3	- 8.3
LM7808	LM7908	+ 8	- 8	+ 10.5	- 10.5
LM7810	LM7910	+ 10	- 10	+ 12.5	- 12.5
LM7812	LM7912	+ 12	- 12	+ 14.6	- 14.6
LM7815	LM7915	+ 15	- 15	+ 17.7	- 17.7
LM7818	LM7918	+ 18	- 18	+ 21	- 21
LM7824	LM7924	+ 24	- 24	+ 27.1	- 27.1

(Sumber: Boylestad, 1992)

Regulator tiga terminal adalah “ Integrated Voltage Regulator Circuit “ yang dirancang untuk mempertahankan tegangan outputnya tetap dan mudah untuk dirangkai.

Keuntungannya adalah:

1. Membutuhkan penambahan komponen luar yang sangat sedikit, ukuran kecil

2. Mempunyai proteksi terhadap arus hubung singkat.

3. Mempunyai automatic thermal shutdown.

4. Mempunyai tegangan output yang sangat konstan

5. Mempunyai arus rendah

6. Mempunyai ripple output yang sangat kecil.

7. Pembiyaan rendah

Seri LM 78XX adalah regulator dengan tiga terminal, dapat diperoleh dengan berbagai tegangan tetap

Beberapa IC regulator mempunyai kode yang dibuat oleh pabrik pembuat komponen, sebagai contoh: IC LM.7805 AC Z yang artinya sebagai berikut:

LM Linear Monolithic

78L Bagian nomor dasar yang menyatakan tegangan positip

05 Tegangan output

AC Standart ketepatan

Z Tipe pembungkus , ZTO-92 Plastic

Seri LM 78XXC dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 alamunium, arus keluaran (output) 1A ,boleh lebih asalkan IC regulator dilengkapi dengan pendingin (heat- sink). Regulator LM 78XXC mudah dipakai dan tambahan komponen-komponen ektern tidak banyak.

Sifat-sifat IC regulator LM 78XX adalah sebagai berikut:

1. Arus keluaran melebihi 1A

2. Pengamanan pembebanan lebih termik

3. Tidak diperlukan komponen tambahan

4. Ada pengamanan untuk transistor keluaran ( output )

5. Dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 aluminium

Contoh rangkaian lengkap catu daya menggunakan regulator tiga terminal IC 7805 untuk tegangan output 5 volt konstan ditunjukkan pada gambar 5.2

Gambar 5.2 rangkaian catu daya dengan IC regulator

Arus maksimum regulator IC yang dikirim ke beban tergantung pada tiga faktor, yaitu:

1. Temperatur.

2. Perbedaan antara tegangan input dan output atau disebut diferensial input output.

3. Arus beban.

Uraian lengkap mengenai parameter IC regulator dapat dilihat dari data sheet yang dibuat oleh pabrikpembuat komponen. Contoh IC 7805 C mempunyai output nominal 5 volt. Dari data sheet Motorolla didapat temperatur juntion 25⁰C (Tj + 25⁰C) ,tegangan output antara low 4,8 volt atau high 5,2 volt; arus output > 100 mA.

c. Rangkuman

1. Adaptor/catu daya adalah sumber tegangan DC yang digunakan untuk memberikan tegangan akan daya kepada berbagai rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan DC agar dapat beroperasi.

2. Dioda mempunyai dua elektroda yang berkutup positif (anoda) dan yang berkutup negatif (katoda)

3. Rangkaian penyearah ada 2 (dua) yaitu penyearah ½ gelombang (halfware) dan penyearah gelombang penuh (fullware)

4. Filter digunakan untuk lebih meratakan ripple sinyal keluaran dari penyearah

5. IC type 78xx akan menghasilkan tegangan + sedang IC dengan type 79xx akan menghasilkan tegangan -

Test Formatif 1

1. Jelaskan pengertian catu daya!

2. Apa yang dimaksud dengan faktor ripel?

3. Apa kegunaan filter dalam rangkaian penyearah?

4. Dari rangkaian penyearah gelombang penuh seperti terlihat pada gambar dibawah

0 V

Us 40 V

8,5 D₁ D₂

R_L

D₃ D₄ 18 Ω

Hitung:

a. Tegangan rata-rata keluaran (output)

b. Arus melalui beban

c. Tegangan balik puncak dioda (PIV)

6. Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini:

+12 v

Rs 330 W

Vz = 8,2 v I k

gambar 3.3 Rangkaian zener

Hitung berapa besarnya:

a. tegangan pada beban R_L

b. tegangan pada resistor seri R_s

c. arus maksimum

d. arus dioda zener

e. disipasi daya pada R_s; Z_d dan R_L

KEGIATAN BELAJAR 2.

MENGUASAI TROBLESHOOTING DAN REPARASI ADAPTOR

PENDAHULUAN

Pada kegiatan belajar 2 ini membahas tentang cara memeriksa sebuah adaptor dengan menggunakan alat ukur untuk mengecek kerusakan dan cara memperbaikinya.

a. Tujuan Kegiatan Pemelajaran

Setelah selesai kegiatan pemelajaran 2 ini diharapkan peserta diklat dapat:

Memahami cara memeriksa dan menguji sebuah adaptor
Menggunakan alat ukur untuk melakukan pengecekan
Mengetahui komponen yang rusak dan melakukan perbaikan

b. Uraian Materi

MENCARI LETAK GANGGUAN

Gangguan atau kesalahan yang paling banyak tejadi pada rangkaian catu daya adalah diakibatkan oleh beban yang terus menerus yang dipikul oleh catu daya tesebut atau beban yang tidak sesuai dengan kemampuan/kapasitas catudaya.

Asumsi dasar yang harus dibuat untuk melakukan pemeliharaan (service unit) catu daya adalah mencari penyebab kesalahan, memeriksa rangkaian dan komponen yang rusak dengan mengguanakan alat ukur yang cocok misalnya AVO meter dan CRO.

1. Kesalahan Komponen

A. Kapasitor

Kesalahan pada kapasitor seperti:

a. rangkaian terbuka

b. Rangkaian hubung singkat

c. Terjadi kebocoran pada rangkaian kapasitor.

B. Resistor, kesalahan arus yang melaluinya lebih besar sehingga terjadi disipasi panas yang menyebabkan resisitor terbakar.

C. Transistor atau IC

Problem yang terjadi pada semi konduktor adalah:

a. titik sambungan hubung singkat disebabkan sentaka tegangan tinggi

b. Titik sambungan rangkaian terbuka, disebabkan beban lebih

c. Arus bocor yang besar, biasanya ditujukan oleh penguatan rendah atau level kebisingan tingggi.

2. Mengganti Komponen

Bila mengganti komponen yang rusak pada rangkaian yang penting harus diperhatikan:

a. Lepas dan ganti komponen yang sesuai dengan aslinya atau eqivalen dari karakteristik komponen yaitu kemampuan arus, tegangan dan daya yang sesuai dengan spesifikasinya

Data dan spesifikasi komponen dapat dilihat pada buku data komponen yang diterbitkan oleh perusahaan/pabrik pembuat komponen

b. Tempatkan komponen yang diganti secara pasti dan tepat.

3. Pemeriksaan Catu Daya

Poin utama yang harus diperiksa setelah anda melakukan perbaikan adalah.sebagai berikut:

1. Tegangan output DC, apakah sudah sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan

2. Arus ouput DC yang diperlukan

3. Tegangan kerut (riple) dari amplitudo output diukur dengan Ossiloskope

( CRO.)

4. Regulasi tegangan atau regulasi arus.

Pada tabel berikut ini diberikan pedaman dasar sebagai langkah awal mendiaknosa gangguan atau kesalahan suatu rangkaian.

Dan ingat dalam melakukan pemerika\saan dan perbaikan harus diperhatikan Standart Opertional Procedur ( SOP ) yang berlaku dan disepakati.

ANALISA GANGGUAN RANGKAIAN CATU DAYA

GEJALA	KESALAHAN
Kesalahan Transformator: 1. output DC nol dan tegangan sekonder tidak ada.	Rangkaian input AC terbuka atau sekring putus.
2. ouput DC rendah dan transformer putus	Lilitan trafo primer dan sekumder hubung singkat
Kesalahan Penyearah: 1. output DC rendah dengan riple 50 Hz	Rangkaian dioda penyearah terbuka
2. sekring putus arus lebih transformator baik.	Rangkaian dioda hubung singkat.
3. rangkaianbekerja baik, tetapi output DC rendah dari yang seharusnya	Tahanan dioda terlalu besar (tegangan jatuh saat forward besar)
Kesalahan Filter kapasitor: 1. output DC rendah dengan level riple tinggi. Regulasi sangant jelek.	Filter kapasitor rangkaian terbuka.
2. sekring putus	Filter kapasior hubung singakat
3. output DC rendah dengan naiknya level riple, regulasi jelek	Filter kapasitor bocor

LATIHAN MENCARI GANGGUAN/KESALAHAAN

1. Zener Regulator

Dari gambat 2.1 apa yang akan terjadi bila:

a. RS putus (rangkaian terbuka)

b. Dioda zener putus (rangkaian terbuka)

c. Dioda zener hubung singkat.

+ Rs 82W

12 v Vz

6,8 v RL 135W

Regulator Beban

Gambar 2.1 Zener regulator

+ Open circuit

12 v 6,8 v RL

Gambar 2.1a. RS terbuka

Rs = 82W

Zener diode RL

Open circuit 135W

GAMBAR 2.1 b. Zener terbuka

Rs = 82W

Short circuit

(zero ohm)

135W

Gambar2.1c. Zener hubung singkat

2. Regulator Seri

Uin Q1 Vo

Rs I_B

Gambar 2.2 regulasi seri

Analisa rangkaian diatas bila terjadi:

a. R_s rangkaian terbuka

b. Zener rangkaian terbuka

c. Zener hubung singkat

d. Transistor hubung singkat

3. IC Regulator

7805

V_o

+20 v

R₁

220W

R₂

320W

Gambar 2.3 Regulator

Analisa rangkaian diatas bila terjadi:

a. R₁rangkaian tebuka

b. R2 hubung singkat

c. RL rangkaian terbuka

Test formatif

1. Apa yang terjadi jika diode terbuka?

2. Apa yang terjadi jika filter capasitor putus?

3. Apa yang terjadi jika filter capasitor hubung singkat?

4. Mengapa komponen semikonduktor mudah sekali rusak?

c. Rangkuman

1. Gangguan yang banyak terjadi pada rangkaian catu daya diakibatkan oleh beban yang terus menerus yang dipikul oleh catu daya.

2. Untuk mencari kerusakan catu daya langkah-langkah nya: Mencari penyebab kerusakan, memeriksa rangkaian dan komponen yang rusak dengan melakukan pengukuran.

Lembar Kerja

Alat dan Bahan

1. Multimeter ....................................... 1 buah

2. Osiloskop ......................................... 1unit

3. Adaptor............................................. 1 buah

4. Obeng ............................................. 1 buah

5. Solder dan Tenol .............................. 1 buah

6. Kabel penghubung ............................ secukupnya

Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1. Periksalah terlebih dahulu semua peralatan sebelum digunakan!

2. Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

3. Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum!

Langkah Kerja

1. Perikslah semua alat dan bahan sebelum digunakan dan pastikan semua alat dan bahan dalam keadaan baik!

2. Bukalah tutup adaptor dan periksa rangkaian dalam kondisi baik

3. Setelah disetujui instruktur, hubungkanlah rangkaian sumber tegangan 220 V!

4. Amatilah sinyal keluaran pada R dengan menggunakan CRO dan catatlah bentuk gelombangnya dengan teliti!

5. Ukurlah tegangan DC pada R dengan multimeter!

6. Setelah percobaan diatas selesai maka cabutlah komponen C filter dan ulungi langkah no. 5!

7. Kemudian pasanglah filter C dengan nilai yang lebih rendah missal 100 uF, dan lakukanlah kembali langkah No. 5!

8. Bandingkan hasil pengamatan No. 5 dengan No. 8.

9. Jika telah selesai semua maka lepaskan sumber AC dan kembalikan semua alat dan bahan ketempat semula.

10. Jika telah selesai semua maka lepaskan sumber AC dan kembalikan semua alat dan bahan ketempat semula.

KEGIATAN BELAJAR 3.

MEMODIFIKASI ADAPTOR

PENDAHULUAN

Pada kegiatan belajar 3 ini membahas materi pemelajaran tentang cara memodifikasi adaptor, peserta diklat dipersiapkan agar dapat memahami dan membuat adaptor dengan tegangan output yang bervariasi dan membuat adaptor dengan tegangan output variable.

a. Tujuan Kegiatan Pemelajaran

Setelah menyelesaikan pemelajaran ini diharapkan peserta diklat dapat:

1. Menjelaskan prinsip kerja regulator tegangan positip

2. Menjelaskan prinsip kerja regulator tegangan yang dapat diatur

3. Menjelaskan prinsip kerja regulator tegangan negatip

b. Uraian Materi

1. Regulator Tegangan Seri

Secara blok diagram regulator tegangan seri dapat ditunjukkan pada gambar 3.1 Meskipun secara fisik masing-masing blok agak sulit diidentifikasi dalam rangkaian yang sesungguhnya, namun secara fungsional blok-blok tersebut menunjukkan kerjanya.

Gambar 3.1 Blok Diagram Regulator Tegangan Seri

Pada blok diagram tersebut, elemen kontrol yang dihubung seri dengan beban mengontrol besarnya tegangan masukan yang akan menuju keluaran. Tegangan keluaran dicuplik oleh rangkaian sampling sehingga diperoleh tegangan umpan balik untuk kemudian dibandingkan dengan tegangan referensi.

1. Apabila tegangan keluaran naik, maka rangkaian pembanding memberikan sinyal kontrol kepada elemen kontrol sehingga elemen kontrol ini menurunkan besarnya tegangan keluaran. Dengan demikian elemen kontrol berusaha untuk menyetabilkan tegangan keluaran.

2. Apabila tegangan keluaran turun, maka rangkaian pembanding memberikan sinyal kontrol kepada elemen kontrol sehingga elemen kontrol ini menaikkan besarnya tegangan keluaran. Dengan demikian elemen kontrol berusaha untuk menyetabilkan tegangan keluaran.

Beberapa contoh rangkaian regulator tegangan seri akan dijelaskan berikut ini.

Gambar 3.2. Rangkaian Regulator Seri 1 Transistor

Gambar 3.2 merupakan rangkaian regulator tegangan seri yang sederhana, yakni menggunakan sebuah transistor dan sebuah dioda zener. Transistor Q1 berfungsi sebagai elemen kontrol dan dioda zener berfungsi untuk memberikan tegangan referensi sebesar Uz. Prinsip kerja rangkaian regulator tersebut adalah sebagai berikut:

1. Apabila tegangan masukan (Ui) turun, maka tegangan keluaran (Vo) cenderung akan turun. Tegangan Vo yang turun ini bila dibanding dengan tegangan referensi (Uz) yang tetap, maka akan menyebabkan tegangan VBE menjadi lebih besar dengan kata lain transistor Q1 menjadi lebih menghantar. Istilah transistor lebih menghantar berarti arus IC lebih besar, sehingga VCE lebih kecil dan turun tegangan pada RL menjadi lebih besar. Dengan demikian apabila tegangan Vi turun maka transistor akan berusaha menyetabilkan tegangan Vo dengan jalan menaikkannya.

2. Apabila tegangan masukan (Vi) naik, maka tegangan keluaran (Vo) cenderung akan naik. Tegangan Vo yang naik ini bila dibanding dengan tegangan referensi (Vz) yang tetap, maka akan menyebabkan tegangan VBE menjadi lebih kecil dengan kata lain transistor Q1 menjadi kurang menghantar. Istilah transistor kurang menghantar berarti arus IC lebih kecil, sehingga VCE lebih besar dan turun tegangan pada RL menjadi lebih kecil. Dengan demikian apabila tegangan Vi naik maka transistor akan berusaha menyetabilkan tegangan Vo dengan jalan menurunkannya.

Untuk mendapatkan hasil penyetabilan yang lebih baik, gambar 8 tersebut diperbaiki dengan menambah sebuah transistor lagi seperti ditunjukkan pada gambar 3.3 berikut.

Gambar 3.3. Rangkaian Regulator Seri 2 Transistor

Pada rangkaian regulator ini (gambar 3.3), R1 dan R2 berfungsi sebagai rangkaian sampling yang akan mencuplik tegangan keluaran. Kenaikan atau penurunan tegangan akan dirasakan pada kaki Basis Q2. Sedangkan Dioda zener memberikan tegangan referensi yang tetap sebesar Vz. Kondisi Q2 akan mengontrol arus basis transistor Q1 yang kemudian akan mengontrol arus yang mengalir (IC) pada transistor Q1 tersebut dan akhirnya dapat menyetabilkan tegangan keluaran.

Prinsip kerja rangkaian regulator tersebut adalah sebagai berikut:

1. Apabila tegangan masukan (Vi) turun, maka tegangan keluaran (Vo) cenderung akan turun. Penurunan Vo ini dirasakan oleh pembagi tegangan R1 dan R2, sehingga tegangan VB pada Q2 akan turun. Oleh karena Vz tetap, maka VBE2 akan turun. Selanjutnya Q2 kurang menghantar, yang berarti arus IC2 menurun. Karena kolektor Q2 langsung terhubung ke basis Q1, maka VBE1 menjadi naik (disebabkan VC2 naik atau IC2 turun), dengan kata lain transistor Q1 menjadi lebih menghantar. Istilah transistor lebih menghantar berarti arus IC1 lebih besar, sehingga VCE1 lebih kecil dan turun tegangan pada RL menjadi lebih besar. Dengan demikian apabila tegangan Vi turun maka transistor akan berusaha menyetabilkan tegangan Vo dengan jalan menaikkannya.

2. Apabila tegangan masukan (Vi) naik, maka tegangan keluaran (Vo) cenderung akan naik. Kenaikan Vo ini dirasakan oleh pembagi tegangan R1 dan R2, sehingga tegangan VB pada Q2 akan naik juga. Oleh karena Vz tetap, maka VBE2 akan naik. Selanjutnya Q2 menjadi lebih menghantar, yang berarti arus IC2 menjadi naik. Karena kolektor Q2 langsung terhubung ke basis Q1, maka VBE1 menjadi turun (disebabkan VC2 turun atau IC2 naik), dengan kata lain transistor Q1 menjadi kurang menghantar. Istilah transistor kurang menghantar berarti arus IC1 menjadi turun, sehingga VCE1 lebih besar dan turun tegangan pada RL menjadi lebih kecil. Dengan demikian apabila tegangan Vi naik maka transistor akan berusaha menyetabilkan tegangan Vo dengan jalan menurunkannya.

Turun tegangan pada R2 , VR2 (atau VB2) adalah:

VB2 = VR2 = {R2/(R1 + R2)}. Vo

Sedangkan pada masukan Q2 berlaku:

VB2 = VBE2 + Vz

Sehingga diperoleh persamaan tegangan keluaran sbb:

Vo = {(R1 + R2)/R2}. (Vz + VBE2)

Vo = {1 + (R1/R2)}. (Vz)

Contoh rangkaian regulator tegangan seri dengan menggunakan transistor dan Op-Amp (Op-Amp akan dibicarakan pada bab mendatang) ditunjukkan pada gambar 3.4. Pada rangkaian ini Op-Amp akan membandingkan tegangan umpan balik yang dicuplik dari keluaran dengan tegangan referensi Vz. Apabila tegangan keluaran bervariasi, maka Op-Amp akan mengontrol arus basis Q1, sehingga Q1 dapat menyetabilkan tegangan keluaran Vo. Tegangan keluaran Vo dapat diperoleh dengan persamaan berikut:

Gambar 3.4. Rangkaian regulator tegangan seri dengan Op-Amp

2. Regulator Tegangan Paralel

Regulator tegangan paralel melakukan pengontrolan tegangan keluaran Vo dengan cara melewatkan sebagian arus beban (arus keluaran) melalui komponen pengontrol yang terhubung paralel dengan beban. Regulator ini terutama dipakai untuk beban bervariasi. Istilah beban ringan berarti memerlukan arus kecil, sehingga tegangan beban (tegangan keluaran, Vo) cenderung untuk naik. Sedangkan beban berat berarti memerlukan arus besar, sehingga tegangan beban (tegangan keluaran, Vo) cenderung untuk turun. Secara blok diagram regulator tegangan paralel terlihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Blok Diagram Regulator Tegangan Paralel

Pada regulator tegangan paralel, sebagian arus yang berasal dari tegangan masukan (Vi) juga dilewatkan ke elemen kontrol (Ish) disamping diberikan ke beban (IL). Apabila terjadi perubahan beban (IL naik atau turun), maka tegangan keluaran juga cenderung untuk berubah. Perubahan ini dirasakan oleh rangkaian sampling yang kemudian akan memberikan sinyal umpan balik kepada pembanding. Rangkaian pembanding berdasarkan sinyal umpan balik dan tegangan referensi akan memberikan sinyal ke pengontrol agar dapat mengalirkan arus Ish sesuai dengan kebutuhan, sehingga memberikan efek penyetabilan tegangan keluaran Vo.

Contoh rangkaian regulator tegangan paralel yang sederhana dapat dilihat pada gambar 3.6. Transistor Q1 berfungsi sebagai elemen kontrol yang melewatkan sebagian arus beban guna menyetabilkan tegangan keluaran. Tegangan referensi diperoleh dari Vz. Apabila beban (RL) turun, maka tegangan VBE1 turun, sehingga transistor menjadi kurang menghantar. Oleh karena itu arus IC juga turun, dan arus beban menjadi naik. Dengan demikian transistor berusaha untuk menaikkan tegangan output (sehingga menjadi stabil) dengan cara menurunkan jumlah arus yang melewati transistor dan menaikkan arus ke beban. Tegangan keluaran regulator tersebut adalah:

Vo = Vz + VBE

Gambar 3.6. Regulator Tegangan Paralel 1 Transistor

Untuk mendapatkan hasil penyetabilan yang lebih baik, dapat digunakan tambahan sebuah Op-Amp seperti ditunjukkan pada gambar 3.7. Perubahan beban akan dirasakan oleh rangkaian sampling yang berupa pembagi tegangan R1 dan R2. Kemudian sinyal umpan balik ini dibandingkan dengan tegangan referensi oleh Op-Amp untuk selanjutnya digunakan sebagai sinyal pengontrol tarnsistor Q1. Besarnya tegangan keluaran dapat dihitung dengan persamaan berikut.

Gambar 3.7. Rangkaian Regulator Tegangan Paralel dengan Op-Amp.

3. Regulator Tegangan IC

Apabila dikehendaki suatu tegangan keluaran stabil yang bisa diatur, maka dapat digunakan IC regulator LM317; LM 117; LM 338; LM 138 dll untuk tegangan positip. Sedang IC regulator LM337; LM137; dll untuk tegangan negatip. Contoh penggunaan IC LM317 dalam rangkaian regulator tegangan dapat dilihat pada gambar 3.8. Tegangan keluaran IC LM317 bisa diatur dari 1.2 Volt sampai 37 Gambar 3.8. Regulator Tegangan IC Lm317

Pada gambar 3.8 tersebut, tegangan keluaran dapat diatur dengan mengubah harga R2 (perbandingan R1 dan R2).

Vo = Vref {1 + (R2/R1)} + Iadj.R2

Dimana harga tipikal untuk IC tersebut, Vref = 1.25 V dan Iadj = 100 mA.

Tabel 2. Spesifikasi Tegangan dan Arus IC Regulator yang bisa diatur

IC	Arus (A)	Tegangan (V)
LM196K; LM396K	10	1.25 – 15
LM138K; LM338K	5	1.2 – 32
LM117; LM317	1.5	1.2 –37
LM137; LM337	1.5	-1.2 - -37

(Sumber: Linier Databook 3)

Contoh:

Tentukan tegangan keluaran gambar 8, bila diketahui R1 = 240 W dan R2=2.4 KW.

Penyelesaian:

Vo = Vref {1 + (R2/R1)} + Iadj x R2

= 1.25 V {1 + (2400/240)} + (100 mA) (2400)

= 13.75 V + 0.24 V = 13.99 V

4. Regulator Positip

Regulator tegangan positif dimana outputnya dapat diatur antara lain: LM 117, LM 217, LM 317

Pada gambar 3.9 diperlihatkan rangkaian IC Positip regulator yang digunakan sebagai sumber arus.

LM 317

U in I _out

+12 v

R₁

I_QU out

R₂

0 v

gambar 3.9 regulator tegangan tetap

Dari rangkaian diatas, tegangan output dihasilkan dari penjumlahan UR₁dan UR₂

Tegangan output , U₀ = UR₁ + UR₂

Dimana tegangan UR₁ adalah tegangan output IC regulator 7805 yaitu sebesar 5 volt.

UR₁

IR₁ = --------

R₁

IR₂ = IR₁ + I_Q

Tegangan pada R₂ adalah:

UR₂ = IR₂ x R₂

Pada gambar 3.10 diperlihatkan rangkaian tegangan output yang diukur dari pembebanan (R load)

LM 317

U in I _out

R₁

I_QU out

I_L Beban

0 v

Gambar 3.10 Regulator arus

U _Reg

I_{L = ------------ +}I _Q

Teganga output adalah U out = I_L x R _Load

Dimana I_Q adalah arus pada regulator ,dan U _Reg batas tegangan regulator

5. Regulator Tegangan Yang dapat Diatur

Konsep baru dalam rangkaian regulator yang tegangan outputnya dapat diatur adalah regulator daya. Regulator tegangan positif dimana outputnya dapat diatur antara lain: LM 117, LM 217.

Regulator LM 317 dapat memberika arus keluaran (output) lebih dari 1,5 amper dengan tegangan antara 1,2 volt sampai 37 volt.

dan IC LM 350 mampu memberikan arus 3A dan jangkauan tegangan output 1,2 V sampai 33 V.

Gambar 3.11 memberikan dasar rangkaian regulator yang dapat diatur tegangan outputnya.

IC.Reg

V in

R1 1,25 v

I_Q

R_LU_O

R₂

U R₂

0 v

Gambar 3.11 regulator teganagan output dapat diatur

U _Reg

Arus regulator adalah I Reg = -------

R₁

Tegangan output diperoleh dari rumus:

U _Rreg

U out = U _Reg + ( -------- + I_Q) R ₂

R₁

Atau

R₂

U out = U _Reg + ( ----- + 1 ) + I_Q R ₂

R₁

6. Regulator Tegangan Negatif

Pada rangkaian operational amplifier dan microprocessor dibutuhkan catu daya yang membutuhkan dua polaritas sumbertegangan, misal +5V dan -5V.

Seri LM 79XXC, LM 79LXX adalah regulator tegangan negatif 3 terminal.

Seri LM 79XXC dikemas dalam kemasan daya TO-200 dan mampu mengeluarkan arus 1,5 amper.

Sifat-sifat regulatorLM79XXC adalah sebagai berikut:

a. Mempunyai pengaman daerah,hubung singkat dan termik

b. Penindasan kerut (ripple) tinggi

c. Arus keluara 1,5 A

d. Tegangan keluaran stelan pendahuluan 4%

Untuk seri LM79LXX AC ,piranti ini telah dirancang untuk mengeluarkan tegangan tetap dan dapat diperoleh dalam kemsan TO-92 dengan 3 kawat.

Sifat-sifat regulator ini adalah sebagai berikut:

a. Arus keluaran 100mA

b. Mudah dikompensasi dengan kodensator kapasitas kecil 0,1 μ A

c. Mudah distel untuk tegangan keluaran tinggi

d. Penyimpangan tegangan keluaran stelan ± 5 %

Gambar 3.12 memperlihatkan regulator negatif tiga terminal yang tegangan outputnya dapat diatur

79XX

Gambare 3.12 regulator negative

7. Catu daya Dua Polaritas

Contoh diagram rangkaian pada gambar 3.13 menggunakan LM 340 positif regulator yang dihubung dengan negatif regulator LM 320.

D₁ dan D₂adalah dioda proteksi bekerjanya regulator pada common load dan akan membatasi arus hubung singkat regulator.

Jenis rangkaian kombinasi regulator positip dan negatip adalah sebagai berikut:

1. Suplai ± 15 volt , 1A

LM 340 T, LM 320-15 , (D₁ D₂ IN 4720 )

2. Suplai ± 12 volt , 1 A

LM 340 T-12 , LM 320 T-12 , (D₁ D₂ IN 4720 )

3. Suplai ± 15 volt , 200mA

LM 342H-15 , LM 320 T –15 , (D₁ D₂ IN 4001 )

Gambar 3.13 dasar catu daya dua tegangan

c. Rangkuman

1. Rangkaian adaptor bisa di modivikasi dengan membuat tegangan output yang bervariasi

2. Regulator tegangan positip dipakai IC dengan type 78xx

3. Regulator tegangan negatip dipakai IC dengan type 79xx

4. Untuk memperkuat arus suatu adaptor bisa dengan menambahkan transistor.

Lembar Kerja

Alat dan Bahan

1. Multimeter ............................................ 1 buah

2. Osiloskop ............................................. 1 unit

3. Dioda IN 4002 ..................................... 4 buah

4. Trafo step down ................................... 1 buah

5. R = 1 KΩ, 330Ω, 470Ω, 680Ω ................. 1 buah

6. Dioda Zener = 5,6 V ............................. 1 buah

7. Transistor = BC 109 ............................. 2 buah

8. R Potensio = 500 .................................. 1 buah

9. Kabel penghubung ................................. secukupnya

Kesehatan dan Keselamatan Kerja

1. Periksalah terlebih dahulu semua komponen aktif maupun pasif Bacalah dan pahami petunjuk pratikum pada lembar kegiatan belajar!

2. Hati-hati dalam penggunaan peralatan pratikum!

Langkah Kerja

1. Perikslah semua alat dan bahan sebelum digunakan dan pastikan semua alat dan bahan dalam keadaan baik!

2. Buatlah rangkaian penyearah gelombang penuh system jembatan yang disertai dengan filter C sesuai dengan Gambar dibawah!

Buatlah rangkaian regulator seri dengan 2 transistor seperti Gambar berikut

Gambar Rangkaian Reguator Seri dengan 2 Transistor

3. Hubungkan rangkaian regulator ini pada keluaran penyearah!

4. Setelah rangkaian disetujui, masukkan tegangan listrik PLN 220 V ke primer trafo stepdown!

5. Aturlah P1 dari minimum hingga maksimum, Catatlah tegangan output (Vo) dengan multimeter!

P1 minimum, Vo = …….

P1 tengah, Vo = …….

P1 maksimum, Vo = …….

6. Kemudian aturlah P1 pada posisi tengah.

7. Aturlah tegangan catu daya Vi sesuai Tabel 1. dan amati tegangan Vo, Masukkan hasil pengukuran pada Tabel 1!

Tabel 1. Pengamatan Regulator Seri dengan 2 Transistor

´	5	6	7	8	9	10	11	12	13	15
Vo

8. Buatlah kurva output yang menunjukkan kaitan antara tegangan input dan tegangan output dari Tabel tersebut!

9. Aturlah P1 sehingga menghasilkan tegangan output = 10 V!

Selanjutnya pasanglah sebuah potensiometer seri dengan miliamper pada terminal output. Dengan demikian bila potensio diatur, maka beban akan berubah.

10. Aturlah potensiometer, sehingga diperoleh data pada Tabel 2. Semakin besar Io berarti semakin kecil R potensio (semakin berat beban).

Tabel 2. Pengaturan Potensiometer

Io (mA)	0	5	10	15	20
Vo (Volt)	10

Buatlah kuva regulasi yang menunjukkan kaitan antara arus output dengan tegangan output!

Lepaskan dan kembalikan semua alat dan bahan partikum ketempat semula!

Test Formatif

Jelaskan secara blok diagram cara kerja regulator tegangan seri!

2. Hitung berapa tegangan output yang dihasilkan dari rangkaian regulator tegangan gambar dibawah ini;

7805

I_{Q = 50 mA}100W

Us = 20 v U₀

180W

7812

1 k

Us = 20 v R_L

Uz = 8,2 v

LM317

V in

+20 v I_Q=50 μA

R1 1,25 v

220W

2k URp

0 v

blog ada apanya

Iklan

Memperbaiki Power Supply

Gambar 1.9

Gambar 1.13 Rangkaian penyearah sistem jembatan

Gambar 4.1 Rangkaian regulator seri

Gambar 4.2 Regulator Arus

Gambar 7.2 bentuk IC regulator dan simbol rangakain

Gambar 5.2 rangkaian catu daya dengan IC regulator

c. Rangkuman

Test Formatif 1

KEGIATAN BELAJAR 2.

MENGUASAI TROBLESHOOTING DAN REPARASI ADAPTOR

MENCARI LETAK GANGGUAN

Gambar 2.1 Zener regulator

+ Open circuit

GAMBAR 2.1 b. Zener terbuka

Gambar 2.2 regulasi seri

Gambar 2.3 Regulator

c. Rangkuman

Lembar Kerja

Kesehatan dan Keselamatan Kerja

Langkah Kerja

Gambar 3.11 regulator teganagan output dapat diatur

Arus regulator adalah I Reg = -------

Gambar 3.13 dasar catu daya dua tegangan

Lembar Kerja

Kesehatan dan Keselamatan Kerja

Langkah Kerja

Entri Populer

Mengenai Saya