bab ii pembahasan t
DESCRIPTION
tavTRANSCRIPT
BAB II - Pembahasan
2.1. Pengertian Power Supply Unit
Sebuah perangkat yang ada di dalam CPU yang berfungsi untuk menyalurkan arus listrik ke
berbagai peralatan Komputer, sering juga disebut sebagai Power Supply Unit (PSU). Power
Supply Unit termasuk power conversion AC/DC. Pada dasarnya power supply termasuk dari
bagian power conversion.
Power Supply komputer menggunakan sistem SMPS (Switching Mode Power Supply), yaitu
sistem power supply yang menggunakan metode pensaklaran tegangan dengan kecepatan
tertentu (frekuensi tertentu). Hasil dari pensaklaran ini berupa sinyal kotak (pulse) diinduksikan
ke sebuah transformator (primer) untuk menghasilkan beberapa tegangan output pada sekunder
transformator yang kemudian disearahkan dengan dioda dan elko.
Selain itu pada sistem SMPS juga ada sistem regulasi dengan sistem feedback, artinya tegangan
output disensor lalu hasilnya dipakai untuk mengendalikan proses pensaklaran SMPS. Sistem
SMPS lebih efisien dari pada sistem power suply konvensional yang menggunakan satu buah
transformator 50Hz.
2.1.1. Power conversion terdiri dari tiga macam
1. AC/DC Power Supply
2. DC/DC Converter
3. DC/AC Inverter
2.2. Bagian bagian Power Supply Komputer
1. AC-IN Socket
AC socket adalah jalan masuk begi tegangan AC jala-jala listrik ke dalam modul rangkain power
supply. AC socket berisi 3 pin, yaitu 2 pin untuk tegangan AC dan 1 pin untuk ground.
Penyambungan Ground pada power supply komputer sangat penting untuk
menetralisirtegangan bocor pada proses induksi SMPS.
Tegangan bocor ini tidak mematikan bagi manusia namun bisa mengagetkan dan bahayanya bagi
komputer adalah dapat menyebabkan kejutan listrik bagi motherboard yang bisa membuat
motherboard hang.
2. Modul SMPS
Modul SMPS adalah bagian utama sebuah power supply komputer. Modul ini berisi rangkaian
pemroses tegangan AC input menjadi beberapa tegangan DC. Dalam modul SMPS terdapatdua
unit power supply yaitu Stand-by Power Supply dan Main power supply.
Stand-by power supply menghasilkan tegangan output +5vDC dengan arus sekitar 2 Auntuk
kebutuhan tegangan stand-by bagi motherboard. Stand-by power supply langsung hidup saat
pertama kali komputer di hubungkan ke jala-jala listrik, jadi independen tidak tergantung kontrol
dari motherboard.
(Bagian dalam PSU)
Main power supply menghasilkan beberapa tegangan output yang dibutuhkan oleh motherboard
dan beberapa bagian komputer yang lain. Keluaran dari Main power supply berupa tegangan
+3V3, +12V, -12V, +5V dan -5V. Main power supply bisa hidup jika ada trigger dari
motherboard, dengan kata lain Main supply inilah yang hidup jika komputer dihidupkan dengan
menekan tombol power.
3. DC output Socket
DC output socket adalah soket konektor yang berisi tegangan DC hasil keluaran dari modul
SMPS. Soket ini ada beberapa macam, yaitu:
Soket 20+4 pin yang menuju ke motherboard. Soket ini berisi tegangan-tegangan yang
dibutuhkan oleh motherboard. Keterangan pin dari soket 20+4 pin :
24-pin ATX12V 2.x power supply connector
Color Signal Pi
n
Pin Signal Color
Orange +3.3 V 1 13 +3.3 V Orange
+3.3 V sense Brown
Orange +3.3 V 2 14 −12 V Blue
Black Ground 3 15 Ground Black
Red +5 V 4 16 Power on Green
Black Ground 5 17 Ground Black
Red +5 V 6 18 Ground Black
Black Ground 7 19 Ground Black
Grey Power good 8 20 No connection
Purple +5 V standby 9 21 +5 V Red
Yellow +12 V 10 22 +5 V Red
Yellow +12 V 11 23 +5 V Red
Orange +3.3 V 12 24 Ground Black
Tiga pin yang ditandai (8, 13, dan 16) adalah sinyal kontrol,
bukan tegangan output. “Power On” harus didorong rendah (di
nol-kan)untuk menghidupkan PSU. “Power good” akan rendah
ketika keluaran lain belum tercapai, dan tinggi ketika tegangan
sudah benar. Tegangan “3,3 V” adalah sensor untuk
penginderaan jauh.
Pin 20 digunakan untuk menyediakan-5VDC di ATX dan versi
ATX12V hingga 1,2. Hal ini opsional dalam versi 1.2, dan
hilang di ver. 1.3 dan ke atas.
Keterangan pin dari soket 20+4 pin – sumber: wikipedia
Soket 4 pin ke IDE harddisk dan CD/DVD. Soket berisi 1 kabel warna merah (+5V), 1 kabel
warna kuning (+12V) dan 2 kabel warna hitam (ground- 0V).
Soket 4 pin ke motherboard untuk VGA adapter (AGP / PCI-E). Soket ini berisi 2 kabel
warna kuning (+12V) dan dua kabel warna hitam (ground-0V).
Soket 4 pin ke Floppy. Soket berisi 1 kabel warna merah (+5V), 1 kabel warna kuning (+12V)
dan 2 kabel warna hitam (ground- 0V).
Soket 15 pin ke SATA. Soket ini berisi tegangan +3V3, +5V dan +12V.
4. FAN Cooler
FAN Cooler berfungsi sebagai unit pendingin untuk membuang panas yang muncul pada
modul SMPS. Panas yang muncul terutama pada komponen semikonduktor seperti Dioda,
MOSFET, dan IC.
Sebetulnya pada modul SMPS sudah ada pendingin berupa Plat alumunium, namun karena
struktur casing dari power supply yang tertutup maka panas tidak bisa dibuang keluar dengan
sempurna dan harus menggunakan bantuan sebuaf Fan Cooler.
5. Casing Power Supply
Casing power supply terbuat dari logam dengan maksud untuk melindungi bagian-bagian
komputer yang lain dari induksi gelombang elektromagnetik (EMI) efek dari proses
pensaklaran SMPS.
Gelombang elektromagnetik ini bisa menyebabkan noise pada sinyal audio dan video dan
dapat mengganggu sinyal BUS pada motherboard.
2.3. Fungsi Power Supply Unit
2.2.1. Fungsi utama Power Supply Unit
mengubah tegangan listrik (AC 220/230/240 V, 110/120 V) agar bisa digunakan oleh computer
(DC 3,3 V, 5 V, 12 V). Besarnya listrik yang mampu ditangani power supply ditentukan oleh
dayanya dan dihitung dengan satuan Watt.
2.2.2. Fungsi lain dari Power Supply Unit
1. Rectification: Konversi input listrik AC menjadi DC.
2. Voltage Transformation: memberikan keluaran tegangan/voltage DC yang sesuai
dengan yang dibutuhkan.
3. Filtering: menghasilkan arus listrik DC yang lebih bersih , bebas dari ripple ataupun
noise listrik yang lain.
4. Regulation: mengendalikan tegangan keluaran agar tetap terjaga, tergantung pada
tingkatan yang dinginkan, beban daya, dan perubahan kenaikan temperatur kerja juga
toleransi perubahan tegangan daya input.
5. Isolation: memisahkan secara elektrik output yang dihasilkan dari sumber input.
6. Protection: mencegah lonjakan tegangan listrik (jika terjadi), sehingga tidak terjadi pada
output, biasanya dengan tersedianya sekering untuk auto shutdown jika hal ini terjadi.
Idealnya, sebuah power supply dapat menghasilkan output yang bersih, dengan tegangan
output yang konstan terjaga dengan tingkat toleransi dari tegangan input, beban daya,
juga suhu kerja, dengan tingkat konversi efisiensi 100%.
2.4. Konversi AC ke DC
Untuk konversi dari listrik AC ke DC, ada dua metode yang mungkin digunakan. Pertama
dengan linear power suply. Ini adalah rangkaian AC ke DC yang sangat sederhana. Setelah listrik
AC dari line input di-step-down oleh transformer, kemudian di jadikan DC secara sederhana
dengan rangkaian empat diode penyearah. Komponen tambahan lain adalah kapasitor untuk
meratakan tegangan. Tambahan komponen yang mungkin disertakan adalah linear regulation,
yang bertugas menjaga tegangan sesuai yang dinginkan, meski daya output yang dibutuhkan
bertambah. Linear power supply dapat Anda temukan pada DC power adapter sederhana. Ia
memungkinkan untuk diproduksi dengan ongkos yang minimum. Kelemahan utamanya pada
tingkat power conversion dengan efisiensi yang rendah. Berikutnya adalah dibutuhkanya ukuran
transformer yang besar, untuk daya ampere yang besar. Tingkat efsiensi konversi yang rendah
(sekitar 50%), juga menyebabkannya mengeluarkan panas yang besar saat beroperasi.
2.5. Switching Power Supply
Power suply untuk PC membutuhkan daya besar, dengan tingkat panas yang minim dan tegangan
yang lebih terjaga. Linear power supply tidak cocok untuk hal ini. Maka digunakan metode
switching power suply. Jauh lebih kompleks, tapi menawarkan tingkat efisiensi dan daya lebih
besar. Kelebihan utama pada kemampuan mengendalikan tegangan output agar tetap terjaga.
Pulse Width Modulation (PWM) adalah sinyal utama yang memberikan perintah, untuk
mengendalikan tegangan, sekiranya terjadi perubahan beban pada output. Ia dapat bekerja dalam
selang waktu singkat, hanya dalam hitungan micro second. Secara sederhana, apa yang terjadi
pada power supply adalah sebagai berikut. Input listrik AC 220V via rectifier (diubah ke DC),
filter (membersihkan dari noise sumber listrik AC). Dimungkinkan juga ditambah dengan
rangkaian PFC (power factor corection). Sejumlah kapasitor berkapasitas besar juga digunakan
untuk lebih meratakan tegangan. Rangkaian kapasitor ini juga dihubungkan dengan field-efect
transistor (biasanya oleh MOSFET).
Metal-oxide semi conductor field-efect transistor (MOSFET) terhubung secara serial dengan sisi
input transformer berfungsi sebagai on-of switch. Ia akan mengomunikasikan (fedback)
sekiranya terjadi perubahan daya yang dibutuhkan, berupa sinyal PWM. Contohnya adalah
sebagai berikut, sewaktu jalur 12V DC membutuhkan arus daya 6A saat PC dengan load normal.
Saat bekerja full load, meningkat hingga 8A, ini akan menyebabkan tegangan output power
supply turun. Feedback dikirim ke sirkuit PWM dengan adanya perubahan tegangan tersebut,
yang akan membuat MOSFET berubah state menjadi on, dan menyampaikan pada sisi input
transformer. Hasil akhirnya, dalam waktu singkat, tegangan output akan kembali normal (DC
12V).
Switching power supply memiliki frekuensi antara 30 kHz-150 kHz (bahkan lebih tingi lagi).
Selang waktu untuk mengembalikan ke tegangan yang dinginkan tidak akan lebih dari 33 micro
second. Sedangkan dengan linear power supply, menggunakan frekuensi yang sama dari line AC
input(50 Hz untuk Indonesia).
Dengan Upgrade Power Supply, Apakah Menambah Beban Daya dan Tagihan Listrik?
Banyak penguna PC yang salah kaprah dalam melakukan perkiran perhitungan daya listrik yang
digunakan. Khususnya untuk hubungannya dengan power supply. Perlu digaris bawahi di sini
adalah power supply tugasnya adalah menyediakan catu daya yang dibutuhkan oleh system.
Artinya, jika power supply yang digunakan memiliki supply daya 500W,sedangkan komponen
dalam system hanya membutuhkan catuan daya 350W, maka daya yang dibutuhkan power
supply hanya 350W (dikalikan power factor). Menggunakan power supply dengan kemampuan
suplai daya yang lebih besar dibandingkan dengan kebutuhan daya sangat disarankan. Power
suply yang bekerja (jauh) dibawah suplai daya maksimal dapat bekerja lebih maksimal, tanpa
harus mengeluarkan panas yang berlebihan. Untuk masalah daya yang dibutuhkan akan sangat
berpengaruh dengan power factor. Makin rendah power factor, tingkat efisiensi dari power
supply juga semakin rendah. Artinya akan butuh makin banyak input daya untuk menghasilkan
daya yang sama, dibandingkan power supply yang memiliki power factor yang lebih baik.
Karena dalam proses konversi AC ke DC menjadi lebih efektif, dan makin sedikit daya yang
terbuang menjadi panas. Menggunakan power supply dengan tingkat efisiensi yang baik, jelas
dapat mengurangi pengeluaran.
Berapa Besar Penghematan yang didapat, menggunakan Power Supply dengan Power
Factor yang Tinggi?
Sebagian penguna PC masih memikirkan mahalnya harga power supply yang sudah mengunakan
PFC. PFC termasuk salah satu variabel yang memastikan sebuah power supply dengan tingkat
power factor yang semakin efisien. Selisih antara power suply dengan PFC dan power supply
non-PFC memang cukup tinggi. Selisih sekitar US $40, dan akan lebih terasa saat dikonversikan
ke mata uang rupiah. Namun jika memperhitungkan penghematan yang didapatkan, sebetulnya
hal ini cukup masuk akal.
Untuk lebih jelasnya akan kami ilustrasikan sebagai berikut:
Power supply A, rated 550W dengan power factor0,74. Artinya untuk dapat menghasilkan daya
sebesar 450 W diperlukan daya input 608,10W. Katakanlah power supply B dengan PFC, rated
550 W dengan PFC. Efisisensi power factor 0,82. Untuk menghasilkan daya output sebesar
450W, hanya akan memerlukan daya input 548,78W. Sampai di sini,terlihat hanya perbedan
sekitar 60W dan mungkin belum memiliki arti apapun.
Katakanlah penggunaan harian PC Anda akan beroperasi selama rata-rata 8 jam dalam sehari.
Jadi dalam satu tahun power supply A akan membutuhkan daya sebesar
608,10x8x365=1.775.652 Wh atau setara dengan 1.776 kWh. Sedangkan, power supply B hanya
akan membutuhkan 548,78 x 8 x 365 = 1.602.437,6 atau dibulatkan menjadi 1.603 kWh. Dalam
setahun, kedua power supply tersebut memiliki selisih daya 173kWh.
Sekarang dikonversi kerupiah. Dengan tarif dasar listrik (TDL), katakanlah sekitar Rp 500, maka
penghematan 173 kWh berarti penghematan sebesar Rp 86.500. Jika asumsi umur teknis power
supply sekitar 5 tahun, tidak kurang selisih penghematan biaya rekening listrik dapat mencapai
Rp 400 ribu. Jumlah nominal yang sama untuk mendapatkan power supply dengan PFC. Dengan
keuntungan, komponen Anda mendapatkan catuan daya yang lebih baik, panas yang dihasilkan
lebih minim dan seterusnya. Perhitungan ini merupakan perhitungan kasar. Akan berbeda dengan
jenis komponen yang digunakan, lama dan intensitas penggunan dan beberapa faktor lain yang
tidak dipertimbangkan dicontoh ini.
Power Supply Berapa Watt? Seberapa Pentingkah Hal Ini?
Beberapa merk power supply memiliki standar yang berbeda untuk menyatakan hal ini. Yang paling penting untuk diperhatikan adalah wattage untuk suhu kerja maksimum. Namun untuk informasi tersebut, sering tidak disampaikan produsenya. Kebanyakan menyatakan watage untuk suhu ruangan ( ± 25° C ). Ini hanya akan terjadi pada saat power supply baru mulai beroperasi. Ketika sudah beroperasi secara terus menerus, suhu akan meningkat ( ± 40~50° C ). Ini dapat menurunkan kemampuan wattage hingga 33-50 %, tergantung komponen yang digunakanya.
2.6. Berat Power Supply
Ada pendapat berat dari power supply akan mempengaruhi kualitasnya. Layaknya speaker,
dikarenakan kemampuan magnet pada driver yang digunakan. Hal ini tidak tepat diberlakukan
untuk power supply pada PC. Masih masuk akal untuk power supply DC adapter yang lain,
dikarenakan masih ada korelasi dengan berat transformer (yang didominasi oleh gulungan
tembaga), akhirnya menentukan besar kuat arus yang mampu ditangani. Berat power supply
memang didominasi transformer. Heatsink untuk mendinginkan utamanya transistor dan
beberapa komponen panas yang lain juga mendominasi bagian dalam power supply. Tapi,
heatsink terbuat dari bahan alumunium yang sangat ringan. Sedangkan, yang sangat menentukan
kualitas sebuah power supply lebih pada dua variabel ini. Desain dan pilihan penggunan
komponen di dalamnya. Keduanya memang secara tidak langsung akan memperngaruhi berat
power supply secara keseluruhan. Namun, bukan seperti pernyatan diatas. Desain yang berbeda
membuat power supply akan menggunakan jenis dan jumlah komponen yang berbeda. Sebagai
contoh transistor. Beratnya tidak akan lebih dari 1 gram, dengan ukuran standar. Perbedan adalah
pesifikasi dan merk transistor yang digunakan. Ini tentunya akan berpengaruh dengan harga.
Transistor yang murah, dapat menjalankan fungsi sebagai (biasanya) switch, namun akan
menghasilkan panas yang lebih banyak dibandingkan transistor high-quality. Akibatnya,
transistor yang lebih panas membutuhkan pendinginan yang lebih baik agar dapat tetap bekerja
dengan normal. Ini juga berlaku untuk diode ataupun IC power, gabungan dari keduanya.
Komponen lain seperti kapasitor, resistor tidak akan memerlukan heatsink. Seperti yang sudah
disampaikan, panas juga menjadi masalah tersendiri pada power supply. Produsen tentunya akan
selalu mencoba mencari komponen seefisien mungkin untuk mengoptimalkan ongkos produksi.
Beberapa produsen mengambil alternatif dengan cara mengunakan komponen yang murah. Efek
sampingnya, komponen ini akan lebih mudah panas. Solusinya dengan melepas panas yang
dihasilkan secepatnya. Dengan luas penampang heatsink yang bertambah drastis, ataupun aliran
udara ekstra. Ingat, ini bukan menghilangkan panas, hanya memindahkan panas secepatnya dari
power supply. Solusi tersebut lebih banyak digunakan, mengingat tambahan heatsink ataupun
fan lebih ekonomis. Setidaknya dibandingkan mengunakan komponen yang lebih berkualitas
dalam power suply. Tentunya ada beberapa efek samping. Noise fan bertambah untuk mengusir
panas. Komponen murah juga memiliki kecenderungan hanya menghasilkan nilai efisiensi yang
rendah, karena lebih banyak energi yang akan dilepas dalam bentuk panas. Jadi ada beberapa
petunjuk untuk menilai power supply secara sekilas, meski tidak 100% akurat. Jumlah fan
pendingin yang banyak, bukan lagi pertanda bagus. Artinya banyak panas yang dihasilkan dan
perlu ditanggulangi dengan fan tersebut. Kabel yang digunakan di dalamnya juga dapat dijadikan
acuan. Nomor kabel menentukan luas penampang atau diameter kabel yang digunakan (makin
besar nomor, makin tipis/sempit), makin kecil semakin baik. Pada kabel untuk 24 pin power
konektor biasanya digunakan kabel 16 AWG, sedangkan kabel lain menggunakan minimal 18
AWG.
Kualitas konektor di dalam molex juga perlu diperhatikan. Kebanyakan mengunakan bahan besi.
Tapi, yang paling baik mengunakan bahan ataupun berlapis emas. Tentu saja gold-plated
konektor akan sangat mahal, juga mengingat konektor pada kebanyakan motherboard juga masih
berbahan metal, ini tidak akan memberikan peningkatan yang berarti.
2.7. Bentuk-bentuk konektor power supply dan fungsinya adalah sebagai berikut:
1. Konektor untuk Mainboard ada 2 jenis yaitu 20 pin ATX dan 24 pin ATX.
Konektor ini merupakan konektor dari power supply unit (PSU) yang dihubungkan ke
motherboard, berfungsi sebagai sumber daya utama motherboard. Konektor ini terdiri dari 2
bagian. Bagian pertama berjumlah 20 pin dan bagian kedua 4 pin. Jika kita menggunakan
motherboard yang baru maka konektor 20 dan 4 pin digabungkan.Versi lama ATX motherboard
masih menggunakan konektor ATX 20 pin. Sedangkan pada motherboard selanjutnya sudah
menggunakan konektor ATX 24 pin sebagai konektor sumber daya dari power supply.
Contoh untuk jenis mainboard dengan 20 pin
Contoh untuk jenis mainboard dengan 24
pin
2. Konektor Untuk HDD, CDROM, FAN
Konektor 4 pin peripheral power connector (Molex), Konektor ini digunakan untuk memasok
daya ke berbagai komponen hardware yang terdapat di dalam casing komputer. Komponen
tersebut antara lain harddisk, CD-ROM, kipas, dll. Konektor ini terdiri atas empat kabel. Sebuah
kabel warna merah dengan tegangan +5V berfungsi memberikan daya pada logic controller.
Sebuah kabel kuning dengan tegangan +12V sebagai sumber tenaga bagi motor penggerak. Dua
buah kabel hitam sebagai ground.
Contoh: Konektor Molex
Kabel warna kuning ( + 12 Volt )
Kabel warna Hitam ( Ground )
Kabel warna Hitam ( Ground )
Kabel warna merah ( + 5 Volt )
3. Konektor untuk Floppydisk, LS120, Zipdrives
Konektor ini hanya berfungsi memasok daya ke floppy disk drive. Jumlah jalur pada konektor ini
sama dengan pada konektor Molex, yaitu sebanyak 4 jalur dengan pembagian warna kabel dan
besar tegangan sama. Hanya berbeda fisik, yaitu konektor floppy lebih kecil dibanding konektor
Molex.
Contoh: Konektor Floppy
Kabel warna kuning ( + 12 Volt )
Kabel warna Hitam ( Ground )
Kabel warna Hitam ( Ground )
4. Konektor untuk HDD SATA
Konektor ini digunakan khusus untuk komponen yang menggunakan interface SATA, misalnya
harddisk. Konektor ini memiliki 3 tegangan, yaitu +3,3V, +5V, dan +12V.
Contoh : Konektor SATA
Kabel warna Orange ( + 3.3 Volt )
Kabel warna Hitam ( Ground )
Kabel warna merah ( + 5 Volt )
Kabel warna Hitam ( Ground )
Kabel warna kuning ( + 12 Volt )
.