Desain dan Analisis power suppley,Latex Norman

DESAIN DAN ANALISIS POWER SUPPLYNorman Swarzkop Rhamdani

1209703029

JURUSAN FISIKA FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI

BANDUNG

2011

DESAIN DAN ANALISIS POWER SUPPLY 1

Abstract

Electronic devices should be powered by direct current supply of DC (direct current)

which is stable in order to work properly. The battery or batteries are the source DC power

supply is best. However, for applications that require power supplies larger, the source of

the battery is not enough. A major source of power supply is alternating source of AC

(alternating current) from power plants. For that needed a power supply device that can

convert AC current into DC. Our group stringing the simplest rectifier.

Keywords: Transformator, Dioda Bridge, Dioda Zhener

Ringkasan

Perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (directcurrent) yang

stabil agar dapat bekerja 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. Kelompok kami merangkai penyearah

yang paling sederhana.

Kata kunci : Trafo, Dioda Bridge, Dioda Zhener

Laporan Elektronika Dasar II


I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Banyak peralatan elektronika yang tidak dilengkapi dengan adaptor atau catu daya

tetap, misalnya radio dan tape recorder kecil. Selain dengan baterai kering, kita dapat

menyediakan catu daya dengan rangkaian penyearah yang tegangan keluarannya tetap dan

stabil, serta biaya murah. Adaptor murah yang ada di pasaran biasanya tidak dilengkapi

stabilator dan kemampuan arusnya belum tentu sesuai dengan peralatan keinginan kita.

Rangkaian penyearah (rectifier circuit) Bagian utama atau boleh dikatakan jantung su-

atu catudaya adalah rangkaian penyearah yang mengubah gelombang sinus AC menjadi

deretan pulsa DC. Ini merupakan dasar atau langkah awal untuk memperoleh arus DC

halus yang dibutuhkan oleh suatu peralatan elektronik.

Adanya hambatan keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turun-

nya tegangan keluaran dapat kita hindari dalam batas-batas arus beban tertentu. Untuk

tujuan tersebut kita dapat memasang dioda zener dalam rangkaian. Jadi kita dapat mem-

buat penyearah gelombang dengan menggunakan dioda, kapasitor, dan dioda zener dengan

berbagai macam desain. [1].

B. Tujuan

Adapun tujuan dari percobaan ini adalah sebagai berikut.

1. Mengetahui manfaat diode sebagai penyearah.

2. Mampu merancang penyearah gelombang penuh.

3. Mampu menganalisis dan memahami prinsip kerja penyearah gelombang penuh.

4. Memahami manfaat kapasitor sebagai filter.

5. Mampu merangcang regulator menggunakan diode zener.



II. TINJAUAN PUSTAKA

Power suplly terdiri dari empat bagian utama, yaitu : bagian penurun tegangan meng-

gunakan transformator step down, bagian penyearah menggunakan diode bridge, filter meng-

gunakan kapasitor, serta bagian regulator menggunakan diode zener atau menggunakan

ICLM78xx.[2-3].

A. Transformator penurun tegangan

Transformator bekerja berdasarkan Hukum Faraday, besar tegangan output diperoleh

dari perbandingan jumlah lililtan pada kumparan primer dan skundernya.[2-3].

VoutVin

=Nout

Nin

(1)

Relasi besar tegangan puncak dan tegangan rms dapat dirumuskan sebagai

Vrms =Vp√

2(2)



B. Penyearah gelombang penuh

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar-1 berikut

ini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik

pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekun-

dernya. Tegangan rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh menggunakan diode

bridge adalah

VDC =2Vpπ

(3)

Sedangkan frekuensi outputnya adalah

foutdioda = findioda (4)

Filter kapasitor Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih

memiliki sinyal ac sehingga belum searah seperti halnya tegangan dc pada baterai. Sinyal

ac yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Untuk memperkecil nilai ripple dapat digu-

nakan filter kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan

ripple[2-3].

Vripple =IDC

foutdiodaC(5)

Sehingga besar tegangan rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh menggunakan diode

bridge dan filter kapasitor adalah.

VDC = Vp −Vripple

2(6)

Regulator tegangan Untuk memperoleh suatu catu daya dengan nilai keluaran yang

tetap maka digunakanlah dioda zener yang bekerja pada saat dipanjar mundur (reverse bias),

diode zener ini haya akan dapar bekerja saat tegangan yang diberikan melebihi breakdown

voltage[2-3].



Berikut adalah perbandingan besar ripple pada input dan output dari system regulator

dioda zener. [2]

∆V z

∆V s

=Rz

Rs

(7)

Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada

masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan

naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegan-

gan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan ini cukup

mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran

ini menjadi stabil.

Regulator Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar sesuai dengan keinginan. Oleh

karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC Regulator tegangan ini selalu

dipakai untuk stabilnya outputan tegangan[2].

Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator, salah satu ciri khas-

nya adalah komponen regulator yang paralel dengan beban. Ciri lain dari shunt regulator

adalah, rentan terhadap short-circuit[3]. Perhatikan jika Vout terhubung singkat (short-

circuit) maka arusnya tetap. Disamping regulator shunt, ada juga yang disebut dengan

regulator seri.

Jika tegangan keluar menaik, maka tegangan juga akan menaik sampai tegangan ini

sama dengan tegangan referensi Vz. Demikian sebaliknya jika tegangan keluar menurun.

Penyearah Untuk memperoleh tegangan penyearah yang cukup konstan pada suatu

harga, kita dapat membuat penyearah tegangan dengan menggunakan dioda. Kita dapat

membuat berbagai macam rangkaian penyearah, misalnya rangkaian penyearah gelombang

penuh dan penyearah setengah gelombang. Untuk memperoleh tegangan dc yang lebih

konstan kita dapat menambah kapasitor dalam rangkaian, sehingga diperoleh rangkaian



penyearah dengan tapis yang berfungsi meratakan tegangan keluaran. Adanya hambatan

keluaran transformator yang menyebabkan hilangnya atau turunnya tegangan keluaran da-

pat kita hindari dalam batas-batas arus beban tertentu. Untuk tujuan tersebut kita dapat

memasang dioda zener dalam rangkaian. Jadi kita dapat membuat penyearah gelombang

dengan menggunakan dioda, kapasitor, dan dioda zener dengan berbagai macam desain. [1]

Volteg regulator Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil,

namun ada masalah stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya

juga akan naik/turun. Seperti rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar terny-

ata tegangan dc keluarnya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perubahan tegangan

ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegan-

gan keluaran ini menjadi stabil. Regulator Voltage berfungsi sebagai filter tegangan agar

sesuai dengan keinginan. Oleh karena itu biasanya dalam rangkaian power supply maka IC

Regulator tegangan ini selalu dipakai untuk stabilnya outputan tegangan. [1]



III. METODE PERCOBAAN

A. Alat Dan Bahan

1. 4 buah dioda

2. resistor 100Ohm, 100 kOhm

3. trafo step down

4. kapasitor 1 mikrofarrad

5. dioda zener 8V

6. multimeter digital

7. papan PCB

8. solder

9. alat bor

10. larutan ferit

1. Transformator daya dan dioda penyearah Fungsi : untuk menurunkan atau menaikkan

tegangan ac (transformator) dan untuk menyearahkan arus (dioda penyearah). 2 Kapasitor,

dioda zener dan resistor Fungsi : penyimpan muatan (kapasitor), regulator tegangan (dioda

zener) dan sebagai hambatan (resistor). 3. Multimeter Fungsi : melihat tampilan keluaran

gelombang (osiloskop) dan untuk mengukur arus, tegangan, dan hambatan (resistor). 4.

Breadboard dan kabel-kabel penghubung Fungsi : untuk menempatkan komponen-komponen

listrik (breadboard) dan menghubungkan komponen-komponen (kabel-kabel penghubung).

5 .Hamplast Fungsi : untuk menghilangkan spidol. 6.Alat pengurai logam (perit) dan spidol.

Fungsi : untuk melebur logam yang tidak tertutupi oleh spidol permanent



B. Prosedur Percobaan

Pertama-tama mendesaian alur rangkaian. Kelompok kami mengunakan gambar di

bawah ini:

Desain dan Pembuatan Power Supply

1. Desain rangkaian power supply pada PCB

2. Pembuatan rangkaian sesuai desain pada PCB

Pengujian dan Analisis Power Supply

1. Pengujian dan analisis tegangan output dari transformator step down

2. Pengujian dan analisis tegangan output dari penyearah dioda

3. Pengujian dan analisis tegangan output dari filter kapasitor

4. Pengujian dan analisis tegangan output dari regulator diode zener



C. Diagram Alir



IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Transformator

Dari rumus(1)dapat diketahui bahwa N out = 24,N in = 480,V in = 240 v.Maka dapat

dicari V out = 12 v dari hasil ini menunjukan trafo step down. Karena dioda bridge sehingga

V rms tidak perlu dicari=tidak ada.

B. Dioda Bridge

Penyusunan ini menunjukan puncak tegangan yang sama dengan penyearah setengah

gelombang dan mempunyai nilai rata-rata yang lebih tinggi daripada penyearah gelombang

penuh. Selama setengah siklus tegangan sekunder yang positif mengalami prategangan maju

(forward bias) ; sehingga tegangan beban mempunyai polaritas seperti yang ditunjukan : se-

lama setengah siklus negatif mengalami prategangan maju : dan sekali lagi tegangan beban



mempunyai polaritas kurang-tambah. Jadi untuk siklus kedua, tegangan beban mempun-

yai polaritas yang sama karena arus beban selalu mengalir dalam arah yang sama tanpa

memperhatikan dioda mana yang sedang menghantar. Karena itu mengapa tegangan be-

ban adalah sinyal gelombang penuh yang disearahkan. Dari rumus (3) V DC = 7,64 volt.

Karena tidak mengunakan osilioskop sehingga frekuensi tidak bisa dibuktikan. Tapi menurut

literatur f out dioda = 2 .60 = 120 Hz.

C. Filter Kapasitor

Karena penyearah rata-rata adalah tegangan DC yang berdenyut atau saat keluar dari

dioda bridge tegangan dc masih tidak tetap sehingga untuk mengubah sinyal-sinyal gelom-

bang penuh ke tegangan dc yang tetap, kita membutuhkan sebuah penapis/filter. Penggu-

naan kapasitor resistor ditujukan agar pada gelombang penuh kapsitor diisi dua kali lebih

sering dan mempunyai setengah waktu pembuangan. Akibatnya riak menjadi lebih kecil dan

tegangan outputnya dc mendekati tegangan puncak. Dari persamaan (5) V ripple = 0,8333

volt. Dari persaman (6) Vdc = 11,583 volt.

D. Regulator Tegangan

Sesuai dengan fungsi dari dioda zener yaitu untuk mengatur/mendapatkan tegangan

output tetap, pada rangkaian kami walaupun tegangan puncak atau tegangan masuk sebesar

12 v, karena mengunakan dioda zener break down 8 v, maka tegangan outputnya pun akan

sama dengan tegangan tetap dioda zener. Itu karena dioda zener hanya akan bekerja saat

tegangan yang diberikan melebihi breakdown voltagenya. Dari persamaan (7) ripple zener

= 0,5533 volt



E. Tegangan Thevenin

Tegangan beban ini untuk mengurangi sedikit tegangan zener dari tegangan sumber ,

agar jika tegangan tidak breakdown di dioda zener maka masih ada hambatan untuk menjaga

tegangan outputnya.

F. Tegangan output

Setelah melakukan eksperimen dapat dilihat dari hasil pengukuran dengan mengunakan

multimeter dan dibandingkan dengan simulator maka didapat V out praktikum : V out

simulator adalah berbanding 8,85 : 8,02 jadi hanya berselisih 0,83 volt saja. bisa dilihat dan

di simpulkan bahwa V simulator lebih mendekati nilai tegangan tetap dioda zener sebesar 8

volt dibandingkan dengan V praktikum. Kelebihan tegangan output V praktikum sebesar

0,85 v ini bisa terjadi karena dalam rangkaian sebenarnya komponen menjadi tidak se ideal

simulator. Pembuatan zener pabrikan tidak tepat saat penentuan batas V breakdown nya,

menjadikan perbedaan dengan simulator yang mengangap komponen itu ideal dan tidak ada

faktor yang mempengaruhi.



V. KESIMPULAN

Desain yang kami gunakan dalam pembuatan power suplly ini mengunakan dioda zener

dan filter kapasitor. Penggunaan zener ini dimaksudkan agar saat tegangan masuk break-

down atau terjadi sebuah kebocoran di tegangan masuk maka dioda zener bertindak seperti

baterai, arus dan tegangan yang keluar akan tetap tidak ada denyutan. Sehingga akan dida-

pat tegangan yang konstan/tetap walaupun terjadi kebocoran pada penyearah. Dan apabila

arus terus berubah maka dengan dioda zener tegangan akan selalu tetap. Penggunaan fil-

ter dimaksudkan agar tegangan outpunya sama dengan tegangan puncak, walaupun dalam

simulator multisim terdapat rippel dalam uji osilator. Dan hambatan tevenin bekerja untuk

saat zener tidak bekerja arus akan tetap dibatasi oleh tahanan.



Pustaka

[1] Singkutseven.blogspot.com ”Under Creative Commons License: Attribution

”.Bandung.2011

[2] sanjaya mada ws. ”Modul Elektronika II UIN SGD‘”.Bandung.2011

[3] Malvino. ”‘ Prinsip-prinsip Elektronika I ”. Erlangga, Jakarta, 1994

[4] Ployd dan Buchla. ”‘Fundamental of Analog Circuit”. Prentic Hall, New Jer-

sen, 2008


Desain dan Analisis power suppley,Latex Norman

Documents

source dc power supply

dioda bridge

power supply device

lter menggunakan kapasitor

ac current

power plants

major source of power

adaptor murah yang ada