Fig.15.4 & Fig. 15.5-Power Supplies (Voltage Regulator)

[KEMBALI KE MENU SEBELUMNYA]

DAFTAR ISI

1. Pendahuluan

2. Tujuan

1. Pendahuluan [Kembali]

Power supply bertugas mengubah dan mengatur energi listrik dari sumber utama (seperti baterai atau jaringan listrik AC) menjadi tegangan yang sesuai dan konstan bagi rangkaian elektronika.

Salah satu jenis power supply yang sering digunakan adalah voltage regulator atau pengatur tegangan. Komponen ini berfungsi untuk menjaga tegangan output tetap stabil, meskipun terjadi fluktuasi pada tegangan input atau perubahan beban listrik pada sistem. Voltage regulator sangat penting dalam melindungi komponen elektronik dari kerusakan akibat tegangan yang tidak stabil

2. Tujuan [Kembali]

- Memahami cara kerja rangkaian catu daya

- Mempelajari pengoperasian filter RC

- Mempelajari pengoperasian regulator tegangan diskrit

- Mengetahui tentang regulator tegangan IC yang praktis

3. Alat dan Bahan [Kembali]

1. Signal generator

Signal generator adalah alat elektronik yang digunakan untuk menghasilkan sinyal listrik dalam bentuk gelombang dengan frekuensi, amplitudo, dan bentuk gelombang tertentu yang dapat dikontrol. Sinyal yang dihasilkan bisa berupa gelombang sinus, kotak (square wave), segitiga (triangle wave), atau gigi gergaji (sawtooth wave), tergantung pada jenis dan pengaturan alatnya.

2. Kabel Jumper

Jumper buaya (sering disebut juga kabel buaya atau crocodile clip jumper) adalah kabel penghubung yang di kedua ujungnya terdapat klip buaya, yaitu penjepit logam berbentuk rahang yang dapat membuka dan menutup seperti mulut buaya. Yang digunakan untuk menghubungkan antar komponen listrik.

3. Transformator

Transformator adalah komponen listrik yang digunakan untuk mengubah tingkat tegangan listrik dalam sistem arus bolak-balik (AC) tanpa mengubah frekuensinya. Trafo bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, menggunakan dua lilitan kawat (primer dan sekunder) yang dililitkan pada inti besi.

4. Dioda

Dioda adalah komponen elektronik dua kaki yang berfungsi untuk mengalirkan arus listrik hanya dalam satu arah saja — dari anoda (+) ke katoda (−). Jika arus mencoba mengalir ke arah sebaliknya, dioda akan menghalanginya.

5. Resistor

Resistor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menghambat atau membatasi aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Resistor memiliki satuan ohm (Ω) dan biasanya ditandai dengan kode warna atau nilai angka.

6. Switch

Switch (atau saklar) adalah komponen elektronik atau listrik yang berfungsi untuk menghubungkan (ON) atau memutuskan (OFF) aliran arus listrik dalam suatu rangkaian. Sederhananya, switch bertindak seperti pintu bagi arus listrik: terbuka (OFF) berarti arus tidak mengalir, tertutup (ON) berarti arus mengalir.

7. Capasitor

Kapasitor adalah komponen elektronik pasif yang berfungsi untuk menyimpan dan melepaskan muatan listrik dalam waktu singkat. Kapasitor memiliki dua kaki (terminal) dan biasanya terdiri dari dua pelat logam yang dipisahkan oleh bahan isolator (dielektrik).

8. Oscilloscope

Oscilloscope (atau osiloskop) adalah alat ukur elektronik yang digunakan untuk menampilkan bentuk gelombang sinyal listrik dalam grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan dan waktu. Alat ini sangat penting untuk menganalisis karakteristik sinyal seperti frekuensi, amplitudo, dan bentuk gelombang.

9. Ground

Ground (atau tanah) dalam konteks elektronika adalah referensi tegangan nol volt dalam sebuah rangkaian listrik. Ground juga merujuk pada jalur aman untuk mengalirkan arus listrik berlebih atau arus bocor ke bumi, yang berfungsi untuk melindungi perangkat dan pengguna dari bahaya listrik.

4. Dasar Teori [Kembali]

Power supply (catu daya) adalah komponen yang berfungsi untuk menyediakan energi listrik yang diperlukan oleh suatu sistem atau rangkaian elektronik. Catu daya bertugas mengubah sumber daya listrik dari suatu sumber (biasanya AC atau sumber DC) menjadi tegangan yang sesuai dengan kebutuhan rangkaian. Salah satu aspek penting dari power supply adalah pengaturan tegangan agar tetap stabil meskipun ada fluktuasi dalam input atau perubahan pada beban rangkaian.

Voltage regulator adalah komponen dalam rangkaian power supply yang berfungsi untuk menjaga agar tegangan output tetap stabil meskipun terjadi perubahan pada tegangan input atau beban. Dalam banyak aplikasi elektronika, diperlukan tegangan yang stabil untuk menjaga agar perangkat elektronik berfungsi dengan baik dan mencegah kerusakan akibat tegangan yang tidak sesuai.

Tegangan yang diberikan oleh sumber daya tidak selalu konstan. Oleh karena itu, voltage regulator mengatur tegangan output agar tetap dalam batas yang aman dan sesuai dengan spesifikasi perangkat yang digunakan.

Terdapat dua jenis utama voltage regulator yang digunakan dalam power supply:

Regulator Linier (Linear Regulator)
- Regulator ini bekerja dengan cara mengurangi tegangan input dengan mengubahnya menjadi panas, sehingga tegangan output tetap stabil. Salah satu contoh paling umum adalah regulator 7805 yang memberikan output 5V.
- Kelebihan: sederhana, menghasilkan noise rendah.
- Kekurangan: efisiensi rendah karena konversi energi yang menjadi panas.
Regulator Switching (Switching Regulator)
- Regulator switching mengubah tegangan input menjadi tegangan output dengan cara mengubah arus menjadi pulsa yang kemudian diproses untuk menghasilkan tegangan yang lebih stabil dan efisien. Contohnya adalah buck converter dan boost converter.
- Kelebihan: efisiensi tinggi, lebih cocok untuk aplikasi dengan perubahan beban yang signifikan.
- Kekurangan: menghasilkan noise lebih tinggi dibandingkan linear regulator.

- Prinsip Kerja Voltage Regulator

Pada regulator linier, tegangan input yang lebih tinggi disuplai ke rangkaian regulator. Regulator mengurangi tegangan berlebih dengan cara memanaskan sebagian energi yang masuk, dan hanya mengeluarkan tegangan yang stabil pada output.
Pada regulator switching, energi listrik dari sumber input diubah menjadi sinyal pulsa, yang kemudian dikendalikan untuk menghasilkan tegangan output yang lebih stabil. Dengan menggunakan komponen seperti induktor, kapasitor, dan saklar elektronik, regulator switching dapat menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan regulator linier.

- Penggunaan dan Aplikasi Voltage Regulators

Power Supply untuk Perangkat Elektronik: Regulator digunakan untuk menyediakan tegangan yang stabil pada perangkat elektronik seperti komputer, televisi, dan perangkat portable.
Sistem Telekomunikasi: Untuk menjaga kestabilan sinyal dan mencegah gangguan, regulator digunakan dalam perangkat komunikasi untuk menjaga tegangan tetap stabil meskipun kondisi input berubah.
Rangkaian Mikrokontroler dan Sensor: Mikrokontroler sering memerlukan tegangan yang sangat stabil. Oleh karena itu, regulator sering digunakan untuk memberi suplai daya yang tepat pada rangkaian mikrokontroler.

- Stabilitas dan Kualitas Tegangan Output

Salah satu aspek penting dari power supply dan voltage regulator adalah stabilitas tegangan. Dalam banyak aplikasi, tegangan yang tidak stabil dapat merusak komponen elektronik atau menyebabkan kinerja perangkat menjadi tidak optimal. Oleh karena itu, voltage regulator perlu memastikan tegangan yang keluar tetap konstan meskipun ada fluktuasi pada tegangan input atau perubahan beban.

Regulasi Tegangan (Voltage Regulation): Adalah kemampuan regulator untuk mempertahankan tegangan output meskipun ada perubahan beban.
Ripple: Ini adalah fluktuasi tegangan kecil yang terjadi pada output. Ripple harus dikurangi semaksimal mungkin, terutama untuk aplikasi yang membutuhkan tegangan DC yang sangat bersih, seperti di rangkaian audio atau peralatan medis.

5. Percobaan [Kembali]