BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah

arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Catu daya menjadi bagian yang penting

dalam elektronika yang berfungsi sebagai sumber tenaga listrik misalnya pada baterai atau

accu. Catu daya adalah sebuah perangkat yang memasok listrik energi untuk satu atau lebih

beban listrik. Istilah ini paling sering diterapkan ke perangkat yang mengubah satu bentuk

energi listrik yang lain, meskipun juga dapat merujuk ke perangkat yang mengkonversi

bentuk energi lain (misalnya, mekanik, kimia, solar) menjadi energi listrik. Secara umum

prinsip rangkaian catu daya terdiri atas komponen utama yaitu, trafo, dioda, dan kondensator.

Dalam pembuatan rangkaian catu daya, selain menggunakan komponen utama juga

diperlukan komponen pendukung agar rangkaian tersebut dapat berfungsi dengan baik.

Komponen pendukung tersebut antara lain : saklar, sekering, lampu indikator, voltmeter dan

amperemeter, jack dan plug, Printed Circuit Board (PCB), kabel dan steker, serta Chasis. Baik

komponen utama maupun komponen pendukung sama-sama berperan penting dalam

rangkaian catu daya.

Catu daya merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus listrik bolak-

balik menjadi arus listrik searah. Hampir semua peralatan elektronikmembutuhkan catu daya

agar dapat berfungsi.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui bentuk-bentuk gelombang hasil penyearah

2. Mengetahui prinsip kerja IC Regulator

3. Mengetahui aplikasi dari catu daya dan IC Regulator

BAB II

DASAR TEORI

Hampir semua rangkaian elektronik membutuhkan suatu sumber tegangan DC yang

teratur dengan besar antara 5 V sampai 30 V. Dalam beberapa kasus, pencatuan ini dapat

dilakukan secara langsung oleh baterai (misalnya 6V, 9V, 12V) namun dalam banyak kasus

lainnya akan lebih menguntungkan apabila menggunakan sumber AC atandar. Catu daya

menjelaskan bagaimana rangkaian penyearah (rectifier) dan rangkaian penghalus (smoothing)

bekerja dan bagaimana tegangan output catu daya dapat diatur dengan baik.

Rangkaian catu daya berfungsi untuk menyediakan arus dan tegangan tertentu sesuai

dengan kebutuhan beban dari sumber daya listrik yang ada. Untuk mencukupi kebutuhan

beban DC dari jala-jala, diperlukan suatu rangkaian catu daya yang mengubah tegangan AC

ke DC. Biasanya dilakukan dengan suatu rangkaian penyearah yang tergandeng dengan trafo

untuk mendapatkan tegangan yang sesuai. Kemudian untuk mengkompensasi perubahan

tegangan jala-jala dan beban, rangkaian catu daya dilengkapi dengan suatu regulator atau

pengatur tegangan. Regulator linier melalui transistor yang terpasang secara seri mengalihkan

daya dari tegangan masukan (Vi) menjadi tegangan keluaran (Vo) secara kontinu. Dalam

operasi tersebut, regulator linier mendisipasi daya. Semakin besar perbedaan Vi dan Vo maka

akan semakin besar daya yang terdisipasi sehingga hal ini membatasi efisiensi regulator linier.

Regulator pensaklaran menggunakan transistor daya dalam ragam switching (sebagai saklar)

untuk menyimpankan energi ke dalam induktor dan kapasitor yang kemudian disalurkan

kepada beban. Catu daya dengan regulator pensaklaran yang beroperasi frekuensi tinggi lebih

efisien, lebih ringan, dan mempunyai volume yang lebih kecil dibanding catu daya dengan

regulator linier yang tergandeng trafo 50Hz. Namun regulator pensaklaran mempunyai riak

yang lebih besar pada keluarannya bila dibandingkan dengan regulator linier. Hal ini

disebabkan operasi switching di dalam rangkaian itu sendiri. Ada perancangan suatu catu daya

dengan dua tahap regulasi. Regulator pensaklaran sebagai regulator awal (preregulator) dan

regulator linier sebagai regulator akhir (post regulator). Tujuan utama perancangan adalah

untuk mengetahui karakteristik dari catu daya dengan dua tahap regulasi terutama dalam

persentase regulasi, efisiensi, dan tegangan riak pada keluaran.

Seperti persamaan daya arus bolak-balik (AC), p = VI cos ᶲ, kenaikan tegangan menurun

arus untuk daya dan faktor daya yang diketahui. Seluruh jaringan listrik bergantung pada

kenyataan dasar ini, sehingga daya yang sangat besar dapat dibawa oleh saluran transmisi

yang relatif lemah. Transformator dapat menurunkan tegangan semudah menaikkannya dan

dapat dirancang dengan berbagai bentuk yang berbeda untuk berbagai tujuan. Juga dapat

digunakan baik menaikkan maupun menurunkan tegangan.

Pada dasarnya, trafo umumnya terdiri dari dua gulungan yang diisoler satu dengan

yang lainnya dan dihubungkan oleh medan magnet. Inti terdiri dari laminasi baja

berpermeabilitas tinggi. Yang satu dengan yang lainnya dapat diisolir dengan mudah oleh

suatu lapisan fosfat. Prinsip kerja trafo dimana kedua gulungan primer dan sekunder

ditempatkan pada tangkai tengah.

Jika trafo digunakan pada frekuensi daya dan sampai pada batas frekuensi audio, inti

magnetisnya harus dibuat laminasi bahan berpermeabilitas tinggi. Jika digunakan pada

frekuensi radio, arus putar akan menyebabkan kehilangan yang berlebihan, sehingga dipakai

inti ferit atau inti serbuk.

Kumparan primer dihubungkan ke sebuah sumber AC dan kumparan sekunder

dilengkapi dengan terminal yang menghasilkan tegangan bolak-balik.

Trafo digunakan untuk :

1. Mengubah tinggi tegangan bolak-balik, yaitu menaikkan atau menurunkannya

2. Menyesuaikan impedansi

3. Menggabungkan

4. Menyekat sirkit

Penyearah (Rectifier)

Dioda-dioda semi konduktor biasanya digunakan untuk mengkonversi arus bolak-

balik (AC) menjadi searah (DC), di mana dalam kasus ini rangakaian dioda-dioda disebut

sebagai penyearah (rectifier). Bentuk paling sederhana dari rectifier memiliki satu dioda

tunggal dan, karena hanya bekerja pada setenga-siklus positif atau negatif dari sumber,

rangkaian ini dikenal sebagai rectifier setengah-gelombang.

Rangkaian penghalus dan reservoir

Sebuah kapasitor telah ditambahkan untuk memastikan bahwa tegangan output tetap

berada pada atau mendekati tegangan puncak bahkan disaat dioda tidak melakukan

penghantaran. Ketika tegangan primer pertama kali diberikan, tegangan output setengah

siklus pertama dari sisi sekunder akan mengisi kapasitor dengan muatan hingga mencapai

nilai puncak.

Filter-filter riak yang disempurnakan

Rangkaian ini juga menawarkan keunggulan lain yaitu hanya timbul jatuh tegangan

DC yang minimum pada induktor .

Rangkaian catu daya setengah gelombang yang dilengkapi dengan sebuah rangkaian

penghalus L-C. Efek gabungan dari kedua hal ini adalah pelemahan (atenuasi) yang sangat

mereduksi amplitudo riak tanpa terlalu mempengaruhi tegangan searah.

Pengatur tegangan

Sebuah pengatur (regulator) tegangan sederhana disertakan untuk membatasi arus

zener pada nilai aman ketika beban dilepaskan dari sambungan. Ketika beban disambung

arus, arus zener akan jatuh karena arus bibelokkan ke arah resistansi beban (adalah umum

untuk melewatkan arus sebesar 2 mA hingga 5 mA untuk memastikan bahwa dioda bekerja

dengan baik). Tegangan output (Vo) akan tetap sama dengan tegangan zener hingga

pengaturan berhenti pada titik di mana pembagi tegangan yang dibentuk oleh RS dan RL

menghasilkan tegangan output yang lebih rendah dari VZ. Rasio RS terhadap RL oleh

karenanya menjadi sangat penting.

Pada titik di mana rangkaian mulai berhenti melakukan pengaturan :

VZ = VIN x RL

RL+RS

Di mana VIN adalah tegangan input yang belum teregulasi. Sehingga nilai maksimum

bagi RS dapat dihitung dari :

RS maks = RL x ( V ¿

V Z

−1)

Daya yang terdisipasi pada dioda zener, PZ = IZ x VZ, sehingga nilai minimum bagi RS

dapat ditentukan dari kondisi ‘tanpa beban’ ketika :

RS min = V ¿−V Z

I Z

=V ¿−V Z

(V Z maks /V Z) =

(V ¿−V Z ) X V Z

PZ maks

Sehingga,

RS min = (V ¿ X V Z )−V Z

2

PZ maks

Di mana PZ maks adalah rating disipasi daya maksimum bagi dioda zener.

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Peralatan & Komponen

3.1.1 Peralatan

1. Multimeter analog

Berfungsi untuk menghitung besarnya tegangan pada rangkaian regulator dimana cara

penunjukan nilai tegangan dengan jarum

2. Multimeter digital

Berfungsi untuk menghitung besarnya tegangan pada rangkaian regulator dimana nilainya

berbentuk digit

3. PSA Adjust

Berfungsi sebagai sumber tegangan searah DC

4. Osiloskop

Berfungsi sebagai alat untuk menampilkan bentuk gelombang

5. Project board

Berfungsi sebagai tempat untuk merangkai komponen sementara.

3.1.2 Komponen

1. Jumper

Kabel jumper berfungsi untuk menyambungkan komponen yang satu dengan yang lainnya.

2. Dioda (IN4002)

Dalam pratikum kali ini dioda berfungsi sebagai penyearah arus

3. Penjepit buaya

Penjepit buaya berfungsi untuk menhubungkan rangkaian dengan peralatan.

4. IC Regulator 7805

Berfungsi untuk meregulasi tegangan keluaran agar tetap stabil sebesar 5 V.

5. Trafo CT. (1 A)

Berfungsi untuk menaikkan dan menurunkan tegangan

6. Resistor (330Ω)

Berfungsi untuk meghambat arus listrik yang mengalir

7. Kapasitor (0.3 dan 3.3 F)

Berfungsi menyimpan muatan listrik

3.2 Prosedur :

3.2.1 Percobaan Catu Daya Gelombang Penuh

1. Komponen dirangkai seperti rangkaian berikut pada Protoboard.

2. Kutub (+) osiloskop dihubungkan ke titik pertemuan anoda pada dioda (a)

3. Kutub (-) osiloskop dihubungkan ke titik pertemuan katoda pada dioda (b)

4. PLN disambungkan ke Trafo CT. (1A) 0V dan 220V dan groundnya dihubungkan ke

dioda

5. Lalu hubungkan teganan 12V dari Trafo CT (1A) ke pertemuan dioda anoda ke katoda

(antara a dan b).

6. Kemudian lihat bentuk gelombang yang ditampilkan pada osiloskop dan gambarkan di

kertas grafik.

7. Catat hasil praktek dan bandingkan dengan hasil secara teori

3.2.2 Percobaan Catu Daya Gelombang Setengah Penuh

1. Komponen dirangkai seperti rangkaian berikut pada Protoboard

2. PLN disambungkan ke Trafo CT. (1A) 0V dan 220V dan ground dari Trafo CT (1A)

dihubungkan ke kaki resistor

3. Tegangan 12V dari Trafo CT (1A) dihubungkan ke titik pertemuan dua dioda

4. Kutub (+) pada osiloskop dihubungkan pada kaki resistor yang berhubungan langsung

dengan dioda

5. Kutub (-) pada osiloskop dihubungkan ke kaki resistor yang berhubungan dengan

ground.

6. Kemudian lihat bentuk gelombang yang ditampilkan pada osiloskop dan gambarkan di

kertas grafik.

7. Catat hasil praktek dan bandingkan dengan hasil secara teori

3.2.3 Percobaan dengan Regulator

1. Komponen dirangkai seperti pada gambar dibawah dengan IC Regulator 78xx pada

protoboard

2. Rangkaian dihubungkan pada arus PLN

3. IC 7805 dirangkai diantara kedua kapasitor.

4. Kutub (+) pada PSA Adjust dibubungkan dengan ke kaki (+) kapasitor 0.3F yang

berhubungan dengan IC 7805

5. Kutub (-) pada PSA Adjust dihubungkan dengan ke kaki (-) kapasitor 3,3 F yang

berhubungan dengan IC 7805

6. Pada multimeter yang pertama kutub (+) dihubungkan ke IC 7805 yang berhubungan

dengan kapasitor 3.3 F, dan kutub (-) dihubungkan ke ground

7. Pada multimeter yang kedua kutub (+) dihubungkan ke PSA Adjust kutub (+) dan

kutub (-) dihubungkan ke PAS Adjust kutub (-)

8. Kemudian amati teganagan yang dikeluarkan dengan multimeter.

9. Hasil pengamatan yang terlihat kemudian dicatat pada kertas data

BAB IV

ANALISA DATA

4.1 Gambar percobaan

4.1.1 Percobaan catu daya gelombang penuh dengan 4 dioda

4.1.2 Gambar catu daya penyearah gelombang penuh dengan 2 dioda

4.1.3 Gambar percobaan dengan regulator

4.2 Data Percobaan

Vin Vout

1 0

2 0

3 1,19

4 2,13

5 4,32

6 4,94

7 4,94

8 4,94

9 4,95

10 4,95

Medan, 30 Maret 2012

Asisten, Praktikan,

(Ervina Tambunan) (Rifanti Nadia)

4.2 Analisa Data

4.3.1 Prinsip Kerja IC Regulator

Pada prinsip ini apabila Vin 3 volt maka Vout 3 volt, namun apabila diberi Vin 6 volt maka

Vout. Hal ini terjadi karena Prinsip kerja IC regulator yaitu apabila diberi masukan tegangan

lebih dari kapasitasnya regulator tidak akan mengeluarkan tegangan tersebut, regulator hanya

mengeluarkan maksimum keluaran 5 volt. Jadi apabila diberi tegangan 6 volt, regulator tidak

akan mengeluarkan tegangan seperti masukan, karena tegangan maksimum yang akan

dikeluarkan oleh regulator adalah 5 volt. Intinya IC Regulator berfungsi untuk mendapatkan

pencatu daya yang lebih stabil.

4.3.2 % Ralat Dalam Percobaan IC Regulator

% Ralat = |Vteori−VpraktekVteori | x 100 %

a. Vin = 1

% Ralat = |1−01 | x 100 % = 100%

b. Vin = 2

% Ralat = |2V −0 V2V | x 100 % = 200%

c. Vin =3

% Ralat = |3 V−1,19 V3V | x 100 % = 60,3 %

d. Vin = 4

% Ralat = |4 V −2,13V4 | x 100 % = 46,8%

e. Vin = 5

% Ralat = |5 V−4,32V5V | x 100 % = 13,6 %

f. Vin = 6

% Ralat = |5 V−4,94V6 V | x 100 % = 1,2 %

g. Vin = 7

% Ralat = |5 V−4,94V5 V | x 100 % = 1,2 %

h. Vin = 8

% Ralat = |5 V−4,94V5 V | x 100 % = 1,2%

i. Vin = 9

% Ralat = |5 V−4,95V5V | x 100 % = 1%

j. Vin = 10

% Ralat = |5 V−4,95V5V | x 100 % = 1 %

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

5.1 Kesimpulan

1. Bentuk-bentuk gelombang hasil penyearah yaitu gelombang penuh dan setengah penuh.

Gelombang penuh dihasilkan oleh penyearah dengan 4 dioda dan 2 dioda ,sedangkan untuk

gelombang setengah penuh menggunakan 1 dioda.

2. Pada prinsip ini apabila Vin 3 volt maka Vout 3 volt, namun apabila diberi Vin 6 volt maka

Vout. Hal ini terjadi karena Prinsip kerja IC regulator yaitu apabila diberi masukan

tegangan lebih dari kapasitasnya regulator tidak akan mengeluarkan tegangan tersebut,

regulator hanya mengeluarkan maksimum keluaran 5 volt. Jadi apabila diberi tegangan 6

volt, regulator tidak akan mengeluarkan tegangan seperti masukan, karena tegangan

maksimum yang akan dikeluarkan oleh regulator adalah 5 volt. Intinya IC Regulator

berfungsi untuk mendapatkan pencatu daya yang lebih stabil.

3. Aplikasi dari catu daya adalah rangkaian elektronika biasanya membutuhkan tegangan DC,

dengan tegangan yang lebih rendah disbanding dengan tegangan sambungan listrik yang

biasa tersedia, yaitu sebesar 220 V AC. Sedangkan tegangan yang dipakai dalam rangkaian

elektronik biasanya hanya sekitar 3 V sampai 5 V DC. Tegangan ter sebut biasanya

diperoleh dari baterai, tetapipenggunaan baterai sebagai catu daya jauh lebih mahal. Untuk

dibutuhkansuatu alat yang dapat menggubah daya tegangan 220 V AC menjadi tegangan

DC sebesar tegangan yang dibutuhkan. Catu daya mengubah tegangan masukan AC

menjadi daya keluaran DC. Salah satu kelemahan dari system catu daya yang ada

dipasaran yaitu pengubah tegangan keluaran tidak dapat dilakukan dengan mudah, dan

tegangan keluarannya berubah-ubah.

Aplikasi dari IC regulator adalah ada dua jenis AC regulator 3 kaki yang tersedia pada

serial ini yaitu persi 78xx dan 79xx. Keduanya dapat memberikan supplay arus DC output

hingga maxsimum 1 ampere. Versi 78xx bekerja dengan input tegangan (+) dan output

juga berupa tegangan (+), sedangan yang versi 79xx sebaliknya, yaitu bekerja dengan input

(-) dan outputnya juga (-). Kode xx menunjukan besarnya tegangan output pada IC

regulator ini. Contoh misalnya saja tipe 7809, dia akan mengeluarkan tegangan output

sebesar 9 volt (+) dengan input tentu saja juga tegangan positif (+).

5.2. Saran

1. Sebaiknya praktikan mengetahui alat-alat dan komponen yang akan digunakan dalam

praktikum ini,dengan cara mempelajari buku penuntun terlebih dahulu.

2. Sebaiknya praktikan memahami cara dan fungsi alat atau komponen yang akan digunakan.

Dan sebaiknya praktikan dapat merangkai dengan baik komponen satu per satu.

3. Sebaiknya praktikan dapat focus dan aktif dalam praktikum ini.

4. Sebaiknya praktikan dapat mematuhi peraturan-peraturan yang ada di laboratorium

elektronika dasar ini.

DAFTAR PUSTAKA

Neidle, Michael. 1982. Teknologi Instalasi Listrik. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama

Halaman : 193

Tooley, Mike. 2002. Rangkaian Elektronik. Edisi Kedua. Jakarta: Erlangga

Halaman : 107-114

Woollard, Barry. 2003. Elektronika Praktis. Edisi Kelima. Jakarta: PT Anem Kosong

Anem

Halaman : 46

http://eprints.undip.ac.id/25281/1/makalahpdf 28 Maret 2012

Medan, 30 Maret 2012

Asisten, Praktikan,

(Ervina Tambunan) (Rifanti Nadia)