WORKSHOP ELECTRONICDESAIN POWER POWER SUPPLY

Putri Sakina Nur A (1203121028)Kelas : 2 D3 TADosen : Bapak HenggarAsisten Dosen : Bapak Eko

TAHUN AJARAN 2013-2014

Daftar isi :I. Teori dasar Catu Daya (Power Supply).II. Desain Rangkaian Power Supply.

I. Teori Dasar Catu DayaPower Supply merupakan pemberi sumber daya bagi perangkat elektronika. Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh power supply arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya ( power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada power supply dengan regulator zener, op amp dan regulator 78xx.1. Penyearah Gelombang penuh

Setiap phasa gelombang akan ada 2 dioda yg ON (Forward). Untuk meng ON kan dioda diperlukan tegangan sebesar 0,65V. Sehingga akan ada kehilangan tegangan sebesar 2x 0,65 Volt.Resistor R bukan merupakan beban yang sesungguhnya. Berfungsi agar timbul aliran arus (atau terbentuk loop tertutup), sehingga ada tegangan output. Tanpa adanya resistor ini, maka arus forward dan arus reverse tidak pernah ada. Nilainya beberapa kilo Ohm.2. Kapasitor filter

Pada rangkaian gambar 2(a) akan terjadi proses pengisian dan pembuangan arus pada kapasitor filter C secara berulang-ulang, sehingga tegangan output yang terbentuk akan menjadi seperti gambar 2(d),suatu tegangan DC dengan kerutan (ripple). Besarnya tegangan ripple ini dipengaruhi oleh Nilai kapasitor filter C dan besarnya beban yang dipasang pada outputnya.Makin besar nilai C maka pembuangan arusnya akan semakin lambat, sehingga tegangan ripple akan mengecil. Demikian juga semakin besar beban yang terpasang pada outputnya, maka pembuangan arus listrik di kapasitor C akan semakin cepat, akibatnya tegangan ripple akan semakin besar. Pada gambar 2(a) dan 2(c) di ilustrasikan sebagai lampu L1 dan L2 yang terpasang pada outputnya.

Nilai kapasitor filter C untuk tegangan ripple maksimum dan minimum yang diinginkan, serta dengan arus beban IL dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut :

3. Karakteristik Dioda zener

Dari gambar 3(b), berapapun harga arus riverse dioda zener (Iz), maka tegangan pada dioda zener (Vz) akan konstan. Atau dengan lain perkataan, bahwa berapapun harga tegangan input vin, maka tegangan pada dioda zener akan konstan. Oleh sebab itu, rangkaian gambar 3(a) dapat dipergunakan sebagai rangkaian penstabil tegangan. Perkataan berapapun di sini bukan berarti tanpa batas. Batas bawah Izdapat diambil beberapa mA, asal tidak berada pada bagian melengkung dari grafik yang di zoom.Sedangkan batas atas Iz ditentukan oleh power disipasi (daya yang dikonsumsi) dioda zener yang diijinkan. Resistor Rs berfungsi sebagai pembatas arus Iz, agar dioda zener tetap dalam keadaan aman, yaitu :Iz(maks) = Pz/Vz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (2)Dimana Pz = daya dioda zenerPersamaan yang dipergunakan pada rangkaian gambar 3(a) adalah :Vin = Rs Iz + Vz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (3)

Rangkaian penstabil tegangan dengan pembebanan Dalam keadaan tanpa beban seperti gambar 3(a), maka Iz = Is. Saat beban RL terpasang (gambar 4), maka Iz yang semula sama dengan Is tidak boleh berkurang melewati batas minimumnya akibat munculnya percabangan baru yang menyedot arus IL. Dengan perkataan lain, bahwa arus Iz harus tetap berada pada batas-batas maksimum dan minimumnya yang aman selama pembebanan.Keadaan rawan terjadi saat tegangan input Vin sedang melonjak maksimum dan RL terlepas (atau dilepas) dari rangkaian. Pada keadaan ini Iz akan melonjak naik, dan ini tidak boleh melebihi Iz (maks).Demikian juga saat Vin minimum dan RL terpasang pada rangkaian, maka IZ akan merosot turun. Merosotnya Iz ini tidak boleh kurang dari harga Iz minimum yang telah ditentukan sebelumnya.Hal lain yang perlu diketahui bahwa harga minimum dari Vin tidak boleh kurang dari Vz, atau Vin > Vz.

II. Desain Rangkaian Keseluruhan

91260TVACD1D3D2D4C4C5C6C7V Z+-V BE+-I BI CTRD 5Z DI ZV ZC 2R SI SC 1I EC 3V OUT = V Z

1. Penyearah Gelombang Penuh

2. Diketahui dari rangkaian diatas bahwa Vin adalah sumber tegangan tidak stabil dan berubah antara 7 volt sampai 11,4 volt.Dioda Zener memiliki tegangan breakdown 5 volt,dengan daya 0,2 watt.sehingga didapatkan :Karakteristik Dioda Zener Pada saat Vin sedang maksimum = 11,4 volt dan RL belum terhubung ke rangkaian (IL=0),maka Rs harus dapat membatasi harga Iz hingga 32 mA saja,sehingga :

Pada saat terpasang dan pada saat =minimum=8 volt,maka dengan Rs sebesar 200 , tidak boleh kurang dari 3.pernyataan ini dapat dibuat persamaannya sebagai berikut :

3. Rangkaian Penstabil Tegangan dengan Pembebanan minimum yang boleh dipasang: Diperoleh = 12 (Arus maksimum yang boleh disedot dari rangkaian)

Kapasitor C2 paralel dengan dioda zener, atau seri dengan Rs berfungsi untuk men-short circuit teganganripple yang menerobos masuk ke wilayah output. Nilai impedansi C2 ini harus lebih kecil dari nilai Rs,atau :

4. Kapasitor Filter