BAB II

DASAR TEORI

2.1 Power Supply

2.1.1 Pengertian Power SupplyPower supply atau catu daya adalah sebuah peralatan penyedia tegangan atau sumber daya untuk peralatan elektronika dengan prinsip mengubah tegangan listrik yang tersedia dari jaringan distribusi transmisi listrik ke level yang diinginkan sehingga berimplikasi pada pengubahan daya listrik.Dalam sistem pengubahan daya, terdapat empat jenis proses yang telah dikenal yaitu sistem pengubahan daya AC ke DC, DC ke DC, DC ke AC, dan AC ke AC. Masing masing sistem pengubahan memiliki keunikan aplikasi tersendiri, tetapi ada dua yang implementasinya kemudian berkembang pesat dan luas yaitu sistem pengubahan AC ke DC (DC power supply) dan DC ke DC (DC-DC converter).

Gambar 2.1 Rangkaian catu daya keluaran 12 VSumber: http://mamatmatiji.blogspot.co.id/2014/03/catu-daya-12v.html

2.1.2 Klasifikasi Power SupplyPada umumnya Power Supply dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok besar, yakni berdasarkan Fungsinya, berdasarkan Bentuk Mekanikalnya dan juga berdasarkan Metode Konversinya. Berikut ini merupakan penjelasan singkat mengenai ketiga kelompok tersebut :

a. Power Supply Berdasarkan Fungsi (Functional)Berdasarkan fungsinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Regulated Power Supply, Unregulated Power Supply dan Adjustable Power Supply.

Regulated Power Supply adalah Power Supply yang dapat menjaga kestabilan tegangan dan arus listrik meskipun terdapat perubahaan atau variasi pada beban atau sumber listrik (Tegangan dan Arus Input).

Unregulated Power Supply adalah Power Supply tegangan ataupun arus listriknya dapat berubah ketika beban berubah atau sumber listriknya mengalami perubahan.

Adjustable Power Supply adalah Power Supply yang tegangan atau Arusnya dapat diatur sesuai kebutuhan dengan menggunakan Knob Mekanik. Terdapat 2 jenis Adjustable Power Supply yaitu Regulated Adjustable Power Supply dan Unregulated Adjustable Power Supply.

(a) (b) (c)

Gambar 2.2 (a) Regulated Power Supply, (b) Unregulated Power Supply, (c) Adjustable Power Supply

Sumber: http://krishnaelectric.tradeindia.com/dc-regulated-power-supply-383682.html http://www.powervolt.com/bvu.html

http://www.voltage-stabilizer.com/sdp/66711/4/pd-47802/5081502-23932/ADJUSTABLE_D_C_POWER_SUPPLY_DF1736.html

b. Power Supply Berdasarkan BentuknyaUntuk peralatan Elektronika seperti Televisi, Monitor Komputer, Komputer Desktop maupun DVD Player, Power Supply biasanya ditempatkan di dalam atau menyatu ke dalam perangkat-perangkat tersebut sehingga kita sebagai konsumen tidak dapat melihatnya secara langsung. Jadi hanya sebuah kabel listrik yang dapat kita lihat dari luar. Power Supply ini disebut dengan Power Supply Internal (Built in). Namun ada juga Power Supply yang berdiri sendiri (stand alone) dan berada diluar perangkat elektronika yang kita gunakan seperti Charger Handphone dan Adaptor Laptop. Ada juga Power Supply stand alone yang bentuknya besar dan dapat disetel tegangannya sesuai dengan kebutuhan kita

Gambar 2.3 Power Supply Built-inSumber: http://www.directindustry.com/prod/roal-electronics/product-35021-684985.html

c. Power Supply Berdasarkan Metode Konversinya Berdasarkan Metode Konversinya, Power supply dapat dibedakan menjadi Power Supply Linier yang mengkonversi tegangan listrik secara langsung dari Inputnya dan Power Supply Switching yang harus mengkonversi tegangan input ke pulsa AC atau DC terlebih dahulu.

2.1.3 Jenis jenis Power SupplySelain pengklasifikasian diatas, Power Supply juga dapat dibedakan menjadi beberapa jenis, diantaranya adalah DC Power Supply, AC Power Supply, Switch Mode Power Supply, Programmable Power Supply, Uninterruptible Power Supply, High Voltage Power Supply. Berikut ini adalah penjelasan singkat mengenai jenis-jenis Power Supply.

1. DC Power SupplyDC Power Supply adalah pencatu daya yang menyediakan tegangan maupun arus listrik dalam bentuk DC (Direct Current) dan memiliki Polaritas yang tetap yaitu Positif dan Negatif untuk bebannya. Terdapat 2 jenis DC Supply yaitu :

a. AC to DC Power SupplyAC to DC Power Supply, yaitu DC Power Supply yang mengubah sumber tegangan listrik AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh peralatan Elektronika. AC to DC Power Supply pada umumnya memiliki sebuah Transformator yang menurunkan tegangan, Dioda sebagai Penyearah dan Kapasitor sebagai Penyaring (Filter).

b. Linear Regulator

Linear Regulator berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang berfluktuasi menjadi konstan (stabil) dan biasanya menurunkan tegangan DC Input.

2. AC Power SupplyAC Power Supply adalah Power Supply yang mengubah suatu taraf tegangan AC ke taraf tegangan lainnya. Contohnya AC Power Supply yang menurunkan tegangan AC 220V ke 110V untuk peralatan yang membutuhkan tegangan 110VAC. Atau sebaliknya dari tegangan AC 110V ke 220V.

3. Switch-Mode Power SupplySwitch-Mode Power Supply (SMPS) adalah jenis Power Supply yang langsung menyearahkan (rectify) dan menyaring (filter) tegangan Input AC untuk mendapatkan tegangan DC. Tegangan DC tersebut kemudian di-switch ON dan OFF pada frekuensi tinggi dengan sirkuit frekuensi tinggi sehingga menghasilkan arus AC yang dapat melewati Transformator Frekuensi Tinggi.

4. Programmable Power SupplyProgrammable Power Supply adalah jenis power supply yang pengoperasiannya dapat dikendalikan oleh Remote Control melalui antarmuka (interface) Input Analog maupun digital seperti RS232 dan GPIB.

5. Uninterruptible Power Supply (UPS)Uninterruptible Power Supply atau sering disebut dengan UPS adalah Power Supply yang memiliki 2 sumber listrik yaitu arus listrik yang langsung berasal dari tegangan input AC dan Baterai yang terdapat didalamnya. Saat listrik normal, tegangan Input akan secara simultan mengisi Baterai dan menyediakan arus listrik untuk beban (peralatan listrik). Tetapi jika terjadi kegagalan pada sumber tegangan AC seperti matinya listrik, maka Baterai akan mengambil alih untuk menyediakan Tegangan untuk peralatan listrik/elektronika yang bersangkutan.

6. High Voltage Power SupplyHigh Voltage Power Supply adalah power supply yang dapat menghasilkan Tegangan tinggi hingga ratusan bahkan ribuan volt. High Voltage Power Supply biasanya digunakan pada mesin X-ray ataupun alat-alat yang memerlukan tegangan tinggi.

Gambar 2.4 Jenis-jenis power supplySumber: http://teknikelektronika.com/wp-content/uploads/2014/11/Jenis-jenis-Power-Supply.jpg

2.1.4 Pengertian AdaptorAdaptor/catu daya/ merupakan sumber tegangan DC. Sumber tegangan DC ini dibutuhkan oleh berbagai macam rangkaian elektronika untuk dapat dioperasikan. Rangkaian inti dari catu daya / Power Supply ini adalah suatu rangkaian penyearah yaitu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC).

Gambar 2.5 Jenis-jenis adaptorSumber: http://dien-elcom.blogspot.co.id/2012/11/pengertian-adaptor-catu-daya.html

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.

Gambar 2.5 Kontruksi dasar adaptor dengan transformator step downSumber: http://dien-elcom.blogspot.co.id/2012/11/pengertian-adaptor-catu-daya.html

2.2 Komponen – Komponen Pada Adaptor2.2.1 Transformator

Transformator atau yang disebut trafo adalah sebuah alat yang mentransfer energi antara 2 sirkuit yang melalui induksi elektromagnetik. Transformer di mungkinkan untuk di gunakan sebagai perubahan tegangan dengan mengubah tegangan sebuah arus bolak balik dari satu tingkat tegangan ke tingkat tegangan lainnya dari input ke input alat tertentu, untuk menyediakan kebutuhan yang berbeda dari sebuah tingkatan arus sebagai sumber arus cadangan, atau bisa juga di gunakan untuk mencocokkan impedansi antara sirkuit elektrik yang tidak sinkron untuk memaksimalkan pertukaran antara 2 sirkuit. Hal ini memungkinkan terjadinya pertambahan daya arus listrik yang terjadi dari sebuah benda yang memiliki arus tegangan listrik yang tidak stabil.

Gambar 2.4 Bentuk transformator (kiri) dan simbol transformator (kanan)Sumber: http://teknikelektronika.com/pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/

Transformator (Transformer) atau disingkat dengan Trafo yang digunakan untuk DC Power supply adalah Transformer jenis Step-down yang berfungsi untuk menurunkan tegangan listrik sesuai dengan kebutuhan komponen Elektronika yang terdapat pada rangkaian adaptor (DC Power Supply). Transformator bekerja berdasarkan prinsip Induksi elektromagnetik yang terdiri dari 2 bagian utama yang berbentuk lilitan yaitu lilitan Primer dan lilitan Sekunder. Lilitan Primer merupakan Input dari pada Transformator sedangkan Output-nya adalah pada

lilitan sekunder. Meskipun tegangan telah diturunkan, Output dari Transformator masih berbentuk arus bolak-balik (arus AC) yang harus diproses selanjutnya.

Gambar 2.5 Cara kerja transformator step downSumber: http://teknikelektronika.com/prinsip-kerja-dc-power-supply-adaptor/

Cara kerja atau prinsip kerja transformator ini bermula dari terhubungnya kumparan primer dengan sumber tegangan dengan arus bolak-balik. Karena adanya tegangan yang masuk, menyebabkan medan magnet pada inti besi berubah. Perubahan pada inti besi ini akan menghantarkan tegangan arus bolak balik dari kumparan primer menuju kumparan sekunder. Adanya tegangan yang sampai pada kumparan sekunder ini menimbulkan efek ggl induksi. Adanya tegangan (V) dan jumlah lilitan (N) pada kumparan sekunder atau primer ini akan mempengaruhi ggl induksi yang dihasilkan. Menurut perhitungan fisika, terdapat hubungan antara tegangan primer (Vp), tegangan sekunder (Vs), jumlah lilitan primer (Np), dan jumlah lilitan sekunder (Ns) dengan persamaan, perbandingan tegangan primer (Vp) dibagi dengan tegangan sekunder (Vs) sama dengan perbandingan jumlah lilitan primer (Np) dibagi dengan jumlah lilitan sekunder (Ns).

Gambar 2.3 Prinsip Kerja TransformatorSumber: http://www.elektronikadasar.net/prinsip-kerja-transformator.html

2.2.2 IC Voltage Regulator (IC Pengatur Tegangan)IC Voltage Regulator adalah IC yang digunakan untuk mengatur tegangan di rangkaian elektronika. Rangkaian voltage regulator ini banyak ditemukan dirangkaian adaptor yang bertugas untuk memberikan tegangan DC, rangkaian voltage regulator (pengatur tegangan) Merupakan suatu keharusan agar tegangan yang diberikan kepada rangkaian lainnya stabil dan bebas dari fluktuasi.

Gambar 2.4 IC Penstabil TeganganSumber: http://teknikelektronika.com/jenis-ic-voltage-regulator-pengatur-tegangan/

Fungsi Voltage Regulator adalah untuk mempertahankan atau memastikan Tegangan pada level tertentu secara otomatis. Artinya, Tegangan Output (Keluaran) DC pada Voltage Regulator tidak dipengaruhi oleh perubahan Tegangan Input (Masukan), Beban pada Output dan juga Suhu. Tegangan Stabil yang bebas dari segala gangguan seperti noise ataupun fluktuasi (naik turun) sangat dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan Elektronika terutama pada peralatan elektronika yang sifatnya digital seperti Mikro Controller ataupun Mikro Prosesor.Sirkuit terpadu seri 78xx (kadang-kadang dikenal sebagai LM78xx) adalah sebuah keluarga sirkuit terpadu regulator tegangan linier monolitik bernilai tetap. Keluarga 78xx adalah pilihan utama bagi banyak sirkuit elektronika yang memerlukan catu daya teregulasi karena mudah digunakan dan harganya relatif murah. Pada rangkaian adaptor ini digunakan IC LM7812 yang mempunyai keluaran 12 V, LM7805 yang mempunyai keluaran 5 V dan IC LM1815 untuk keluaran 15V.

a. IC LM7805

Gambar 2.5 IC LM7805Sumber: http://fariedrj.blogspot.co.id/2013/04/ic-regulator-7805.html

Regulator ini menghasilkan tegangan output stabil 5 Volt dengan syarat tegangan input yang diberikan minimal 7-8 Volt (lebih besar dari tegangan output) sedangkan batas maksimal tegangan input yang diperbolehkan dapat dilihat pada datasheet IC 78XX karena jika tidak maka tegangan output yang dihasilkan tidak akan stabil atau kurang dari 5 Volt.

Tabel 2.1 Fungsi kaki pada IC LM 7805

Sumber: http://fariedrj.blogspot.co.id/2013/04/ic-regulator-7805.html

KeunggulanJika dibandingkan dengan regulator tegangan lain, seri 78XX ini mempunyai keunggulan di antaranya:- Untuk regulasi tegangan DC, tidak memerlukan komponen elektronik

tambahan.- Aplikasi mudah dan hemat ruang- Memiliki proteksi terhadap overload (beban lebih), overheat (panas lebih),

dan hubung singkat- Dalam keadaan tertentu, kemampuan pembatasan arus peranti 78XX tidak

hanya melindunginya sendiri, tetapi juga melindungi rangkaian yang ditopangnya. Kekurangan

- Tegangan input harus lebih tinggi 2-3 Volt dari tegangan output sehingga IC 7805 kurang tepat jika digunakan untuk menstabilkan tegangan battery 6 Volt menjadi 5 Volt.

- Seperti halnya regulator linier lain, arus input sama dengan arus output. Karena tegangan input harus lebih tinggi dari tegangan output maka akan terjadi terjadi panas pada IC regulator 7805 sehingga diperlukan heatsink (pendingin) yang cukup.

-b. IC LM7812

IC regulator ini berfungsi untuk menstabilkan tegangan 12 V dan dapat bekerja dengan baik jika tegangan input(Vin) lebih besar daripada tegangan output(Vout). Biasanya perbedaan tegangan input dengan output yang direkomendasikan tertera pada datasheet komponen tersebut.

Gambar 2.6 IC LM7812Sumber: http://www.spiderbeat.com/2012/12/rangkaian-power-supply.html

c. IC LM7815IC regulator ini berfungsi untuk menstabilkan tegangan 15 V dan dapat bekerja dengan baik jika tegangan input(Vin) lebih besar daripada tegangan output(Vout). Biasanya perbedaan tegangan input dengan output yang direkomendasikan tertera pada datasheet komponen tersebut.

2.2.3 Dioda BridgeDioda bridge adalah komponen dari rangkaian penyusun elektronika yang bersifat semikonduktor dengan fungsinya sebagai penyelaras arus listrik. Dioda bridge atau yang dikenal dengan dioda silicon yang dirangkaikan menjadi suatu bridge dan dikemas menjadi satu kesatuan komponen. Dioda bridge digunakan sebagai penyearah pada power supply. Jembatan dioda adalah gabungan empat atau lebih dioda yang membentuk sebuah jembatan konfigurasi yang menyediakan polaritas output dan polaritas input ketika digunakan dalam aplikasi yang paling umum konversi dari arus bolak balik. Fungsi atau bagian utama dari jembatan dioda adalah bahwa polaritas outputnya berbeda dengan polaritas input.

Dioda bridge yang digunakan adalah diode IN4001 yang mempunyai nilai 1.0 PIV 50 V.

Gambar 2.5 Bentuk dioda bridge (kiri) dan simbol dioda bridgeSumber: http://www.rangkaianelektronika.org/dioda-bridge.htm

2.2.3 KapasitorKapasitor (Capacitor) atau disebut juga dengan Kondensator (Condensator) adalah Komponen Elektronika Pasif yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu sementara dengan satuan kapasitansinya adalah Farad. Kapasitor merupakan Komponen Elektronika yang terdiri dari 2 pelat konduktor yang pada umumnya adalah terbuat dari logam dan sebuah Isolator diantaranya sebagai pemisah. Dalam Rangkaian Elektronika, Kapasitor disingkat dengan huruf “C”.

Gambar 2.6 Bentuk kapasitor (kiri) dan simbol kapasitor (kanan)Sumber: http://pakgunawan.com/kapasitor/

2.2.4 ResistorResistor merupakan sebuah komponen pasif dengan nilai tertentu dapat membatasi serta mengatur arus listrik di dalam sebuah rangkaian elektronika. Fungsi resistor sebagai pembatas arus listrik , kemudian dapat dijadikan sebagai pembagi dan tegangan listrik dan sebagai penurun dari tegangan arus listrik.

Gambar 2.7 Bentuk resistor (kiri) dan symbol resistor (kanan)Sumber: http://elektronikadasar.info/fungsi-resistor.htm