POWER SUPPLY SIMETRIS

A.    Pengertian dan Fungsi Power Supply

        Adaptor adalah perangkat elektronik yang dapat merubah tegangan listrik (AC) yang tinggi menjadi tegangan listrik (DC) yang rendah, tetapi ada juga adaptor yang dapat merubah tegangan listrik yang rendah menjadi tegangan listrik yang tinggi. Adaptor, accumulator (aki), dan baterai merupakan salah satu contoh penyuplai daya (Power supply). Keuntungan dari adaptor dibanding dengan baterai maupun accumulator adalah sangat praktis berhubungan dengan ketersediaan tegangan, karena adaptor dapat di ambil dari sumber tegangan AC yang ada di rumah, dimana pada zaman sekarang ini setiap rumah sudah menggunakan listrik. Selain itu, adaptor mempunyai jangka waktu yang tidak terbatas jika ada tegangan AC, tegangan AC ini sudah merupakan kebutuhan primer dalam kehidupan manusia.

       Fungsi Power Supply  sangat vital, karena powersupply merupakan pembagi arus untuk semua perangkat. Power supply berfungsi untuk mengubah tegangan dari arus AC menjadi tegangan DC, itu di karenakan perangkat - perangkat hanya dapat beroperasi dengan arus DC.

B.    Bagian – Bagian Power Supply

B.1  Transformator

       Transformator atau transformer atau trafo adalah komponen elektromagnet yang dapat mengubah taraf suatu tegangan AC ke taraf yang lain. Menaikkan maupun menurunkan. Untuk menaikkan menggunakan menggunakan transformator step up sedangkan untuk menurunkan tegangan menggunakan transformator step down.

       Transformator step-up adalah transformator yang memiliki lilitan sekunder lebih banyak daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penaik tegangan. Transformator ini biasa ditemui pada pembangkit tenaga listrik sebagai penaik tegangan yang dihasilkan generator menjadi tegangan tinggi yang digunakan dalam transmisi jarak jauh.  Transformator step-down memiliki lilitan sekunder lebih sedikit daripada lilitan primer, sehingga berfungsi sebagai penurun tegangan. Transformator jenis ini sangat mudah ditemui, terutama dalam adaptorAC-DC. Transformator bekerja berdasarkan prinsip induksielektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semua bersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalam lilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkan ke lilitan sekunder. Dengan kata lain, hubungan antara tegangan primer dengan tegangan sekunder ditentukan oleh perbandingan jumlah lilitan primer dengan lilitan sekunder. Karena adanya kerugian pada transformator. Maka efisiensi transformator tidak dapat mencapai 100%. Untuk transformator daya frekuensi rendah, efisiensi bisa mencapai 98%.

B.2    Dioda

         Dioda adalah komponen elektronika yang terdiri dari dua elektroda, yakni anoda dan katoda. Kata “dioda” adalah sebuah kata majemuk yang berarti “dua elektroda”, dimana “di” berarti dua dan “oda” yang berarti elektroda. Jadi dioda adalah dua lapisan elektroda N (katoda) dan lapisan P (anoda), dimana N berarti negatif dan P adalah positif. Dioda merupakan komponen yang paling sederhana pada keluarga semikonduktor. Bentuk dioda ini sejenis vacuum tube yang memiliki dua buah elektroda yang terbuat dari bahan semikonduktor.

         Fungsi dioda paling umum adalah untuk memperbolehkan arus listrik mengalir dalam suatu arah (disebut kondisi panjar maju) dan untuk menahan arus dari arah sebaliknya (disebut kondisi panjar mundur). Karenanya, dioda dapat dianggap sebagai versi elektronik dari  katup pada transmisi cairan dimana katup akan terbuka jika ada air yang mengalir dari belakang katup menuju ke depan, sedangkan katup akan menutup oleh air yang mengalir dari depan menuju ke belakang. Fungsi dioda yang lainnya adalah sebagai penyearah sinyal tegangan AC menjadi sinyal DC. Untuk dapat digunakan sebagai penyearah setengah gelombang Anda bisa menggunakan sebuah dioda. Namun jika ingin menjadi penyearah gelombang penuh, Anda harus menggunakan 4 buah dioda yang dirangkai seperti jembatan atau dengan menggunakan 2 buah dioda dengan trafo yang memiliki center tap (CT).

B.3   Kapasitor 

        Kapasitor merupakan salah satu komponen elektronika yang sangat penting fungsinya. Pengertian kapasitor adalah suatu komponen elektronika yang dapat menyimpan dan melepaskan muatan listrik atau energi listrik. Selain itu, kapasitor juga dapat berfungsi sebagai penyaring frekuensi. Kapasitor memiliki berbagai macam ukuran dan bentuk tergantung dari kapasitas, tegangan kerja dan faktor lainnya yang berpengaruh. Kapasitor sering disebut juga dengan kondensator.

        Fungsi kapasitor untuk menyimpan muatan listrik disebut dengan kapasitansi atau kapasitas. Kapasitor memiliki simbol C (Capasitor) sedangkan fungsi kapasitor dalam menyimpan muatan listrik disimbolkan oleh F (Farad). Disimbolkan dengan Farad karena yang menemukan kapasitor adalah Michael Faraday (1791 – 1867). Bentuk kapasitor adalah dua buah lempengan logam yang saling sejajar dan diantara dua lempengan tersebut terdapat bahan isolator yang disebut dengan dielektrik. Dielektrik ini adalah bahan yang bisa mempengaruhi nilai kapasistansi kapasitor. Bahan dielektrik pun bermacam-macam, bisa terbuat dari mika, film, kertas, udara, gelas, vakum, keramik, dan sebagainya. Dengan adanya dielektrik ini, kapasitor dapat dibedakan antara kapasitor yang satu dengan yang lainnya. Fungsi kapasitor antara lain :

Sebagai filter atau penyaring, biasanya digunakan pada sistem radio, TV, amplifier dan lain-lain. Filter pada radio digunakan untuk menyaring (penghambatan) gangguan-gangguan dari luar.

• Sebagai kopling, kapasitor sebagai kopling ( penghubung ) amplifier tingkat rendah ketingkat yang lebih tinggi.

•  Pada lampu neon, fungsi kapasitor untuk penghemat daya listrik

• Dalam rangkaian antena, fungsi kapasitor sebagai pembangkit frekuensi

B.4   IC Regulator

        IC regulator tegangan berfungsi sebagai filter tegangan agar sesuai dengan keinginan. IC regulator tegangan secara garis besar dapat dibagi menjadi dua, yakni regulator tegangan tetap (3 kaki) dan regulator tegangan yang dapat diatur (3 kaki dan banyak kaki). Kaki di sini menyatakan terminal IC. IC regulator tegangan tetap (3 kaki) yang sekarang ini populer adalah seri 78 untuk tegangan positif dan seri 79 untuk tegangan negatif. Regulator seri 78 tersedia dalam beberapa variasi tegangan keluaran mulai dari 5 volt sampai 24 volt, seperti 7805, 7806,7808, 7810, 7815, 7818, dan 7824. Besarnya tegangan keluaran IC seri 78 atau 79 ini dinyatakan dengan dua angka terakhir dari serinya. Contoh IC 7805 adalah regulator tegangan positif dengan tegangan keluaran 5 Volt. IC 7915 adalah regulator tegangan negative dengan tegangan -15 Volt.

       Selain dari regulator tegangan tetap ada juga IC regulator yang tegangannya dapat diatur. Prinsipnya sama dengan regulator OP-amp yang dikemas dalam satu IC misalnya LM317 untuk regulator variabel positif dan LM337 untuk regulator variabel negatif. Hanya saja perlu diketahui supaya rangkaian regulator dengan IC tersebut bisa bekerja, tenganganinput harus lebih besar dari tegangan output regulatornya. Biasanya perbedaan tegangan Vin terhadap Vout yang direkomendasikan ada di dalam datasheet komponen tersebut. Pemakaian heatshink (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. 

C.    POWER SUPPLY SIMETRIS

    

       Skema Power supply simetris

        pada percobaan kali ini akan membuat power suplly linear dengan output simetris +12 VDC dan Ground -12 VDC. Skema diatas mengguakan IC regulator 7812 dan 7912 sebagai pembatas tegangannya.

D.   Analisis Rangkaian

       Rangkaian power supply ini pada dasarnya mengubah tegangan AC 12 menjadi tegangan DC +12 V dan ground -12V. tahapan – tahapan analisa pad rangkaian diatas adalah sebagai berikut:

       Dioda. Pada bagian ini merupakan awal dari proses dalam adaptor ini jika mengabaikan penurun tegangan pada transformator. Input tegangan AC dirubah menjadi DC, namun di sini tegangan DC yang dihasilkan belum murni. Sehingga gelombang yang dihasilkan belum lurus seperti pada tegangan DC murni. Untuk lebih jelas gambar gelombang bisa dilihat pada simulasi berikut.

 

Bentuk Gelombang Sebelum Masuk Dioda

 

Bentuk Gelombang Setelah Keluar dari Dioda

        Pada saat dioda mendapatkan tegangan (+) dari sumber, maka tegangan akan dilewatkan sehingga dapat terbaca sebagai tegangan + pada osiloskop. Sedangkan ketika mendapat tegangan (-), dioda akan mengubahnya menjadi tegangan +, sehingga gelombang yang seharusnya lembah (pada gelombang sinus) diubah menjadi bukit pada outputdioda tersebut. Dan pada simulasi diatas adalah simulasi pengukuran ketika tegangan + dan – dijumlahkan. Apabila ingin mengetahui gelombang pada tegangan + adalah setengah dari amplitudo diatas, karena sesungguhnya apabila tegangan AC seimbang maka diperoleh seimbang pula pada outputdioda.

        Apabila ingin mengetahui gelombang tegangan negatif maka sama dengan gombang tegangan +, hanya saja perbedannya jika + gelombang diatas titik nol V, kalau tegangan – gelombang dibawah titik nol V.

Tegangan Output Dioda

        Pada tegangan outputdioda tidak dapat sesuai dengan tegangan sumber karena dioda yang digunakan merupakan bukan dioda ideal, sehingga terjadi pemotongan tegangan oleh dioda.

        Capasitor (Elco) 1000uF/25V pada tahap ini tegangan yang keluar dari dioda kemudian dikirimkan ke kapasitor ini. Elco 1000uF/25V ini dirangkai secara paralel dengan output dari dioda (lihat skema).

        Pada kapasitor ini tegangan mengalami pemurnian. Sehingga didapatkannya tegangan DC yang benar – benar murni  tanpa terdapat ripple. Semakin besar kapasitansi pada kapasitor maka ripple yang ada semakin kecil. Dan untuk percobaan pada kali ini kita memakai elco 1000uF yang mana dapat kita lihat gelombangnya seperti gambar simulasi berikut:

Gambar Gelombang Setelah Raingkaian Menggunakan Capasitor

        Pada gambar diatas garis merah atas merjan channel A yang mana mengukur tegangan positif dengan menghubungkan probe + ke tegangan + dan ground pada probe ke ground power supply. Sedangkan garis merah yang ada dibawah adalah channel B yang mana mengukur tegangan negatif dengan menghubungkan + probe ke tegangan – dan groundprobe ke ground power supply. Sehingga dapat kita peroleh tegangan murni DC seperti yang ditunjukkan pada simulasi diatas yaitu tegangannya konstan (lurus).

Tegangan saat di elco

       Nilai tegangan yang terdepat pada bagian ini jauh lebih besar yaitu kali √2 atau senilai kali 1.4. Pada percobaan kali ini tegangan dari dioda yang keluar sekitar 8 V sekarang menjadi 12,5 V setelah mengalami pengalian.

       IC Regulator berfungsi sebagai regulator tegangan. Yaitu akan memotong setiap tegangan  yang masuk menjadi tegangan yang tertentu. Syarat dari IC akan bekerja adalah jika tegangan input lebih besar dari tegangan output nantinya. Dan sekarang yang kita gunakan saat ini adalah IC 7812 dn 7912. Artinya kita nanti akan mendapatkan output tegangan sebesar 12 VDC untuk IC 7812 dan -12 VDC untuk IC 7912. Sedangkan untuk gelombang yang dihasilkan sama saja dengan sebelum masuk IC (masih di elco). Nanum pemotongan tegangan itu sendiri tidak bisa tepat pada 12 V atau pun -12 V. Melainkan ada naik turunnya, dan ini dipengaruhi oleh adanya toleransi dari setiap IC regulator.

       Dari datasheet yang ada, IC 7812 dan 7912 ini memiiki batas toleransi antara 11,4 V sampai 12,6 V untuk tegangan + yaitu IC7812 dan -11,4 V sampai -12,6 V untuk tegangan – yaitu pada IC 7912.

Gambar tegangan setelah IC regulator

       Dari gambar diatas dapat kita ketahui bahwa output dari IC regulator ini masih dalam batas toleransi, yaitu 12,5 V yang mana batas atasnya adalah 12,6 V. Untuk arus sendiri, output IC regulator ini adalah 1A. Jadi berapa pun arus yang dimasukkan di sini nantinya tetap keluar sebesar 1 A.

       Capasitor 10uF/25V, tak jauh beda dengan kapasitor 1000uF sebelumnya, yaitu untuk menghilangkan ripple dari tegangan DC yang ada. Bedanya untuk yang 1000uF menghaluskan gelombang output dari dioda sedangkan yang 10uF ini output IC regulator. Sama dengan sebelumnya, dengan dipasangnya kapasitor ini maka output lebih halus dan tegangannya lebih stabil. Di awal menggunakan 1000uF karena outputdioda lebih kasar sehingga dibutuhkan kapasitansi yang lebih besar agar dapat halus. Sedangkan di belakang menggunakan 10uF karena output IC regulator sudah cukup halus sehingga tidak dibutuhkan capasitor yang terlalu besar.

E.   Hasil Akhir

       Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, hasil akhir dari powersupply ini adalah tegangan simetris DC +12 V, grounddan -12V. Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat hasil simulasi berikut.

simulasi output final

F.     KESIMPULAN 

        Dari hasil praktikum yang sudah dilakukan didapatkan kesimpulan sebagai berikut :

• Power supply adalah alat untuk menurunkan tegangan dan mengubahnya dari AC ke DC.

• Dioda berfungsi untuk menyearahkan gelombang / merubah dari AC ke DC, namun belum DC murni.

• Capasitor (elco) berfungsi sebagai pemurni tegangan dan sebagai penstabil tegangan.

• Outputdioda yang dipasangi kapasitor akan naik tegangannya sebesar Vinput X √2.

• IC regulator berfungsi memotong tegangan ke suatu tegangan tertentu.

• IC regulator akan bekerja lebih baik jika V input lebih besar dari V output.

• Power supply jenis linear / trafo ini memiliki ripple yang kecil sehingga cocok untuk peralatan audio karena sedikit desis.