Komponen Elektronika (Voltage Regulator)

oke,, Assalamu'alaikum Wr Wb

kita ketemu lagi dalam postingan yang ke- 4 mengenai elektro, pada kesempatan ini merupakan lanjutan dari postingan komponen dasar elektronika. nah lho katanya posting lanjutan tapi kok judulnya kagak sama (kurang dasar), ya . . .  karena emang yang kita bahas bukan komponen dasar elektronika (resistor, dioda, kapasitor, transistor) lagi , tapi masuk ke IC regulator . IC regulator menyediakan suatu tegangan keluaran  DC tetap yang tidak dipengaruhi oleh perubahan tegangan masukan, arus beban keluaran, dan suhu. untuk lebih jelasnya langsung saja aku share kan materi dari laporanku semester 1 dulu. semoga bermanfaat : )

a.       Pengaturan Tegangan (Voltage Regulations)

Dua kategori dasar pengaturan tegangan adalah pengaturan garis (Line Regulation) dan pengaturan beban (Load Regulation). Pengaturan garis adalah kemampuan pengatur tegangan (voltage regulator) untuk tetap memepertahankan tegangan keluaran ketika tegangan masukan berubah-ubah. Pengaturan Beban kemampuan untuk tetap mempertahankan tegangan keluaran  ketika beban bervariasi.

Line Regulation

Ketika tegangan masukan DC berubah-ubah, pengatur tegangan (voltage regulator) harus mempertahankan tegangan keluaran, seperti digambarkan pada gambar 1.

Gambar 1. Pengaturan Garis. Suatu perubahan tegangan masukan DC tidak  mempengaruhi tegangan keluaran suatu pengatur tegangan ( di dalam batas tertentu).

Pengaturan Garis dapat digambarkan sebagai persentase perubahan tegangan keluaran terhadap perubahan yang terjadi pada tegangan masukan. Pada umumnya dinyatakan dalam % / V. Sebagai contoh, sebuah regulator tegangan mempunyai pengaturan garis 0,05%/V berarti  bahwa tegangan keluaran ber;ubah 0,05 persen ketika tegangan masukan meningkat atau berkurang  dengan satu volt.

Load Regulation

Ketika arus yang mengalir melalui beban berubah akibat perubahan beban, regulator tegangan haruslah tetap mempertahankan tegangan keluaran pada beban agar tidak berubah (tetap).

Pengaturan beban dapat dinyatakan sebagai persentase perubahan tegangan keluaran untuk setiap perubahan arus beban. Pengaturan beban juga dapat dinyatakan sebagai persentase perubahan dari tegangan keluaran tanpa beban (TB) ke tegangan keluaran dengan beban penuh (BP).

Gambar 2. Pengaturan beban. Suatu perubahan pada arus beban tidak mempengaruhi tegangan keluaran.

Pengaturan beban dapat juga dinyatakan sebagai persentasi perubahan tegangan keluaran terhadap perubahan setiap mA arus pada beban. Sebagai contoh, regulator tegangan mempunyai Load Regulation 0,01% / mA, berarti bahwa tegangan keluaran berubah 0,01 persen ketika arus beban meningkat atau berkurang 1 mA.

b.            Dasar Pengatur Tegangan Seri

Dasar pengatur tegangan ada dua, yang pertama pengatur linier (linear regulators) dan yang kedua adalah pengatur tersaklar (switching regulators). Keduanya tersedia dalam bentuk IC. Ada dua jenis pengatur linier. pertama adalah pengatur tegangan seri dan yang kedua  adalah pengatur tegangan parallel.

Gambaran sederhana dari pengatur tegangan seri ditunjukkan pada gambar blok diagram berikut ini.

Gambar 3. Diagram blok pengatur tegangan seri

CARA KERJA PENGATURAN TEGANGAN

Rangkaian dasar pengatur tegangan seri ditunjukkan pada gambar 4. Sedangkan cara kerjanya ditunjukkan pada gambar 5. Resistor pembagi tegangan dibentuk oleh R₂ dan R₃ yang bertindak sebagai sensor bila terjadi perubahan tegangan keluaran. Jika tegangan keluaran turun yang disebabkan oleh penurunan tegangan masukan V_IN atau bertambahnya arus beban I_L, maka tegangan pada masukan inverting (-) dari Op-Amp (sebagai error detector) juga akan turun yang disebabkan oleh penurunan tegangan pada resistor pembagi tegangan. Diode zener yang digunakan sebagai masukan pada masukan Non-inverting (+) dari Op-Amp, juga bertindak sebagai tegangan acuan atau V_REF, yang nilainya tetap. Selisih tegangan yang ada pada kedua masukan Op-Amp akan diperkuat, sehingga keluaran Op-Amp pun akan bertambah, demikian pula tegangan pada Basis dari transistor Q₁, akibatnya tegangan pada Emittor Q₁ atau V_OUT juga naik sampai tegangan pada masukan inverting (-) sama dengan tegangan V_REF. Tindakan ini akan menghindari penurunan tegangan pada keluaran dan mejaga tetap kontan. Transistor Q₁ adalah power transistor yang diberi penyerap panas (heatsink) karena transistor ini harus melalukan semua arus yang mengalir ke beban.

Gambar 4. Rangkaian dasar pengatur tegangan seri

PERLINDUNGAN TERHADAP HUBUNG-SINGKAT ATAU BEBAN LEBIH

Jika jumlah arus beban yang ditarik berlebihan, transistor pelintas arus dapat dengan cepat akan rusak. Salah satu metode untuk membatasi arus atau mencegah terhadap beban lebih disebut constant current limiting . Rangkaiannya terdiri dari Q₂ dan R₄.

Arus beban yang melintas R₄ membangkitkan tegangan dari Basis ke Emitor dari Q₂. Ketika arus beban I_L bertambah sampai dengan nilai maksimum yang telah ditentukan, tegangan jatuh pada R₄ cukup untuk membias maju Basis – Emitor transistor Q₂, akibatnya Q₂ menghantar. Selanjutnya arus Basis Q₁ dialihkan ke Kolektor dari Q₂ dengan demikian I_L dibatasi pada nilai maksimumnya.

Gambar 5. Pengatur tegangan seri dengan pembatas arus

c.          PENGATUR TEGANGAN IC 78 XX

IC 78XX adalah regulator tegangan positif dengan tiga terminal, masing-masing input, Ground dan output. IC 78XX tersedia untuk beberapa nilai tegangan keluaran seperti terlihat pada gambar dibawah.

Meskipun semula dirancang untuk regulator tegangan tetap, namun regulator ini dapat dikembangkan untuk tegangan dan arus yang dapat diatur.

Rangkaian dasar 78XX ditunjukkan gambar 10, untuk tegangan dan arus output sesuai nilai nominalnya. 

                            Gambar 6. Rangkaian dasar regulator 78XX

C1 diperlukan jika regulator jauh dari Kapasitor Filter pencatu daya sedangkan C2 diperlukan untuk memperbaiki tanggapan kilasan dan penindasan kerut (trancient response).

Dalam penerapannya, tegangan masukan V_IN harus lebih besar dari tegangan keluaran (lihat tabel 1) jika kurang maka regulator tidak berfungsi tetapi bila melebihi nilai V_IN maksimumnya dapat merusak regulator.
untuk lebih jelasnya bisa disimak video berikut ini :

alhamdulillah komponen untuk membuat power supply sederhana udah dibahas semua, semoga dengan ini semuanya bisa mendapatkan ilmu (setidaknya tau cara kerja power supply sederhana). dan apa yang aku posting menjadi referensi yang bagus untuk semuanya. intinya untuk menjaga tegangan agar konstan 12V ataupun -12V digunakan IC regulator. 

kata ocs : ilmu bagaikan air, jika kalian mengambilnya disungai maka kualitas air disungai dengan keterbatasannya yang kalian dapat. jika kalian mengambil dimuara maka kualitas air muara dan keterbatasannya yang kalian. semua tergantung usaha kalian dan cara kalian memilih air mana yang akan kalian ambil :) 

Posted in: Elektro