Rangkaian penyearah sudah cukup bagus jika tegangan ripple-nya kecil, namun ada masalah yaitu stabilitas. Jika tegangan PLN naik/turun, maka tegangan outputnya juga akan naik/turun. Sepert rangkaian penyearah di atas, jika arus semakin besar ternyata tegangan DC keluarannya juga ikut turun. Untuk beberapa aplikasi perbuahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi tegangan keluaran ini menjadi stabil.
1. Shunt Regulator
Rangkaian regulator yang paling sederhana ditunjukan pada gambar 1-1. Pada rangkaian ini, zener bekerja pada daerah breakdown, sehingga menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan zener atau Vout = Vz namun rangkaian ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebi dari 500mA.
Prinsip rangkaian catu daya yang seperti ini disebut shunt regulator, salah satu ciri khasnya adalah komponen regulator yang parallel dengan beban. Ciri lain dari shunt regulator adalah, rentan terhadap short-circuit. Perhatikan jika Vout terhubung singkat (short-circuit) maka arusnya tetap I = Vin/R1.
2. Regulator Seri
Disamping regulator shunt, ada juga yang disebut dengan regulator seri. Prinsip utama regulator seri seperti rangkaian pada gambar 1-2 berikut ini.
Gambar 1-2 Regulator Zener Follower
Pada rangakaian ini tegangan keluarannya adalah :
Vout = VZ + VBE……….(1)
VBE adalah tegangan base-emitor dari transistor Q1 yang besarnya antara 0.2 – 0.7 volt tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Dengan mengabaikan arus IB yang mengalir pada base transistor, dapat dihitung besar tahanan R2 yang diperluan adalah :
R2 = (Vin – VZ)/IZ……(2) IZ
adalah arus minimum yang diperlukan leh diode zener untuk mencapai tegangan breakdown zener tersebut. Besar arus ini dapat diketahui dari datasheet yang besarnya lebih kurang 20mA.
Jika diperlukan catu arus yang lebih besar, tentu perhitungan arus base IB pada rangkaian di atas tidak bias diabaikan lagi. Dimana seperti yang diketahui, besar arus IC akan berbanding lurus terhadap arus IB atau dirumuskan dengan IC = βIB. untuk keperluan itu, transistor Q1 yang dipakai bias diganti dengan transistor darlington yang biasanya memiliki nilai β yang cukup besar. Dengan transistor darlington, arus base yang kecil bias menghasilkan rus IC yang lebih besar. Teknik regulasi yang lebih baik lagi adalah dengan menggunakan Op-Amp untuk men-drive transistor Q1, seperti pada rangkaian gambar 1-3.
Dioda zener disini tidak langsung memberi umpan ke transistor Q1 melainkan sebagai tegangan referensi bagi Op-Amp IC1. Umpan balik pada pin negative Op-Amp adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator, yaitu :
Vin(-) = (R2/(R1+R2)) Vout ……………(3)
Jika tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin(-) juga akan menaik sampai tegangan referensi Vz. Demikian sebaiknya jika tegangan keluar Vout menurun, misalnya karena suplai arus ke beban meningkat, Op-Amp akan menjaga kestabilan di titik referensi VZ dengan memberi arus IB ke transistor Q1. Sehingga pada saat Op-Amp menjaga kestabilan :
Vin(-) = VZ……………(4)
Dengan mengabaikan tegangan VBE transistor Q1 dan mensubtitusi rumus (11) ke dalam rumus (10) maka diperoleh hubungan matematis :
Vout = ((R1+R2)/R2) VZ …………..(5)
Pada rangkaian ini tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar R1 dan R2. Sekarang mestinya tidak perlu susah payah lagi mencari op-amp, transistor dan komponen lainnya untuk merealisasikan rangkaian regulator seperti di atas. Karena rangkaian semacam ini sudah dikams menjadi suatu IC regulator tegangan tetap. Saat ini sudah banyak dikenal komponen seri 78XX sebagai regulator tegangan tetap positif dan seri 79XX yang merupakan regulator untuk tegangan tetap negitif. Bahkan komponen ini biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus (current limiter) dan juga pembatas suhu (thermal shutdown). Komponen ini hanya tiga pin dan dengan menambah beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya yang ter-regulasi dengan baik. Misalnya 7805 adalah regulator untuk mendapat tegangan 5 Volt, 7812 regulator tegangan 12 Volt dan seterusnya. Sedangkan seri 79XX misalnya adalah 7905 dan 7912 yang berturut – turut adalah regulator tegangan negative 5 dan 12 volt.
Selain dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang tegangannya dapat diatur. Prinspnya sama dengan regulator Op-Amp yang dikeas dalam satu IC misalnya LM 317 untuk regulator variable positif dan LM337 untuk regulator variable negaitif . bedanya resistor R1 dan R2 ada di luar IC, sehingga tegangn keluaran dapat diatur melalui resistor eksternal tersebut.
Gambar 1-5 power supply symmetries variable LM317/337
Power Spply Variable Simetri IC LM317 LM337 adalah rangkaian power supply atau adapter dengan tegangan output simetris atau ganda dan dapat diatur untuk semua terminal tegangan output tersebut. Rangkaian Power Supply Variable Symmetries IC LM 317 LM 337 ini dapat memberikan tegangan output positif dari +1,2 VDC sampai +30 VDC dan -1,2 VDC sampai -30 VDC. Pada kedua terminal tegangan output rangkaian power supply variable simteris IC LM 317 LM 337 ini dapat dibebani hingga 1A untuk tiap terminal tegangan outputnya. Rangkaian Power Supply Variable Symmetries IC LM 317 LM 337 ini menggunakan regulator DC variable LM 317 untuk regulator positifnya dan regulator tegangan negative variable LM 337 untuk regulator tegangan negatifnya. Rangkaian Power Supply Variable Symmetries IC LM 317 LM 337 ini dapat digunakan untuk memberikan sumber tegangan dengan arus maksimal 1A. dalam aplikasi dilapangan dapat dipasang voltmeter pada tiap jalur outputnya untuk memudahkan dalam pengaturan level tegangan output rangkaian Power Supply Variable Symmetries IC LM 317 LM 337 ini.
Untuk megatur tegangan output rangkaian Power Supply Variable Symmetries IC LM 317 LM 337, untuk tegangan positif dapat dilakukan dengan mengatur potensiometer dibagian regulator LM 317 dan untuk mengatur level tegangan negative dilakukan dengan mengatur potensiometer di bagian regulator tegangan negative LM 337. Transformer yang digunakan sebagai stepdown untuk rangkaian Power Supply Variable Symmetries IC LM 317 LM 337 diatas menggunakan sumber input tegangan AC 28 V CT 28 V dari transformator 2 A dan dilengkapi dengan pendingin (heatshrink) untuk membuang panas yang dihasilkan IC tersebut pada saat bekerja.
Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut bias bekerja, tegangan input harus lebuh besar dari tegangan output regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet komponen tersebut. Pemakaian heatshrink (aluminium pendingin)dianjurkan jika komponen ini dipakai untuk men-catu arus yang besar. Di dalam datasheet, komponen seperti ini maksimum bisa dilewati arus mencapai 1 A.
0 comments:
Post a Comment