Praktikum ke-1

DESAIN DAN ANALISIS POWER SUPPLY

Sapto Wijanarko Rustamadi(1211703031)

Fisika Sains

UIN SGD BANDUNG

Saptogatacha24@yahoo.co.id

Abstrak

Percobaan dilakukan untuk menganalisis dan memahami prinsip kerja penyearah gelombang

penuh.Memahami manfaat kapasitor sebagai filter.Mampu merangcang regulator menggunakan diode

zener dan IC Regulator 78xx. Transformator penurun tegangan di dapat grafik sinusoidal dengan

mengukur arus pakai dalam hal ini yaitu Ac. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalamlilitan

sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkanke lilitan

sekunder.Dalam hal ini adanya riple dari perbandingan tegangan terhadap hambatan yang kurang

sempurna.Sementara untuk regulator tegangan yang membedakannya pada konsentrasi dioda zener.

Meskipun arus AC yang dirubah ke DC berubah-ubah, tidak akan berpengaruh jika terdapat dioda

zener ini..Hampir tidak ada tegangan yang hilang jika sudah melewati dioda zener.Hal ini bisa di

tunjukan dengan hasil grafik yang menunjukan bukit-bukit denagn harga positif serta adanya riple

yang ditunjukan merupakn perubahannya dari arus ac ke dc terhadap tegangan dan hambatan yang

dihasilkan.

Kata kunci:Transformator,dioda,dioda zener,tegangan,hambatan,regulator,kapasitor

1.Pendahuluan

Adapun tujuan dilakukannya praktikum ini adalah mengetahui manfaat diode sebagai penyearah. Mampu merancang penyearah gelombang penuh.Mampu menganalisis dan memahami prinsip kerja penyearah gelombang penuh.Memahami manfaat kapasitor sebagai filter.Mampu merangcang regulator menggunakan diode zener dan IC Regulator 78xx.

Dasar teori

Power supply terdiri dari empat bagian utama, yaitu: bagian penurun tegangan menggunakan transformator step down, bagian penyearah menggunkan diode bridge, filter menggunakan kapasitor, serta bagian regulator menggunakan diode zener atau menggunakan IC LM78xx .

Transformator penurun tegangan

Transformator bekerja berdasarkan Hukum Faraday, besar tegangan output diperoleh dengan dari perbadingan jumlah lilitan pada kumparan primer dan sekundernya[1-2].

voutv in

=N outN in (2.1)

Relasi besar tegangan puncak dan tegangan rms dapat dirumuskan sebagai

vrms=v p√2 (2.2)

V1

220 V 60 Hz 0Deg

D1

1B4B42

1

2

4

3 C11uF

R1100k

R2

100

D512 V

T1

TS_POWER_VIRTUAL

Gambar 2.1 Power supply dengan regulator diode zener[1]

Fungsi Transformator sangat di perlukan dalam rangkaian elektronika. Karena transformator berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama. Transformator atau yang biasa di sebut trafo adalah uatu peralatan listrik yang termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis.

Sistem kerja transformator tenaga pada umumnya di tanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau proteksi. Contoh dari transformator ini adalah transformator 150/70 kV yang ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di sisi netral 20 kV nya.[2]

Prinsip kerja transformator berdasarkan induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semuabersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalamlilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkanke lilitan sekunder[3].

Penyearah gelombang penuh Tegangan rata-rata DC pada penyearah

gelombang penuh menggunakan diode bridge adalah

vDC=2v pπ (2.3)

Sedangkan frekuensi outputnya adalah

f outdioda=2 f indioda Filter kapasitor rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah masih memiliki sinyal ac sehingga belum searah seperti halnya tegangan dc pada baterai. Sinyal ac yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Untuk memperkecil nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple.

vripple=IDC

f outdiodaC (2.5)

Sehingga besar tegangan rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh menggunakan diode bridge dan filter kapasitor adalah

vDC=v p−vripple

2 (2.6) Regulator tegangan Untuk memperoleh suatu catu daya dengan nilai keluaran yang tetap maka digunakanlah dioda zener yang bekerja pada saat dipanjar mundur (reverse bias), diode zener ini haya akan dapar bekerja saat tegangan yang diberikan melebihi breakdown voltage[1-2].Berikut adalah perbandingan besar ripple pada input dan output dari system regulator dioda zener

Δv zΔv s

=RZR s (2.7)

Selain menggunakan dioda zener, system regulator tegangan dapat juga dibuat menggunakan IC LM78xx. Dimana xx adalah tegangan output yang diinginkan.

V1

100 V 60 Hz 0Deg

D1

1B4B42

1

2

4

3 C11uF

R1100k

T1

TS_POWER_VIRTUAL

U1LM7812CT

LINE VREG

COMMON

VOLTAGE

Gambar 2.2 Power supply dengan regulator IC regulator LM78xx

Dioda Zener

Dioda zener adalah salah satu jenis dioda yang memiliki sisi exsklusif pada daerah breakdownnya, sehingga dapat dimanfaatkan sebagai stabilizer atau pembatas tegangan. Struktur dioda zener hampir sama dengan dioda pada umumnya, hanya konsentrasi doping saja yang berbeda. Kurva karakteristik dioda zener juga sama seperti dioda pada umumnya, namun pada daerah breakdown dimana pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat seperti pada gambar karakteristik dioda zener dibawah. Daerah breakdown inilah yang menjadi referensi untuk penerapan dari dioda zener. Sedangkan pada dioda biasa daerah breakdown meru[pakan daerah kritis yang harus dihindari dan tidak diperbolehkan pemberian tegangan mundur sampai pada daerah breakdown, karena bisa merusak dioda biasa. Gambar Kurva karakteristik Dioda Zener dasar teori dioda zener,teori zener,karakteristik zener,defini dioda zener,sioda zener,fungsi dioda zener,daerah breakdown zener,tegangan zener,rumus zener,rangkaian dasar stabilizer tegangan,rangkaian dasar zener,pembatas tegangan,arus maksimum zener,pengertian zener Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi konsentrasi doping. Konsentrasi doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil.[4]

2.Metoda percobaan

Alat dan bahan(dalam simulasi):

Papan PCB

Solder

Kawat

Multimeter

Osiloskop PC

Kabel koneksi

Transformator

Dioda

Dioda zener atau IC LM78xx

Kapasitor

Resistor

Prosedur percobaan

Desain dan Pembuatan Power Supply : -Desain rangkaian power supply pada PCB(sesuai gambar 2.1). -Pembuatan rangkaian sesuai desain pada PCB(sesuai gambar 2.2).

3.Data dan pengolahan

Regulator tegangan:

Karena arus yang digunakan adalah arus ac maka tegangan output yang yang dihasilkan tidaklah konstan , dan adapun untuk mencari tegangan output kita menghubungkan multimeter yaitu pada positif dan positif , trafo berfungsi untuk menurun tegangan

(gambar grafik transfomator)

( gambar grafik diode)

(Gambar grafik regulator)

(gambar grafik capasitor)

Transformasi penurunan tegangan:

Grafik travo

Grafik diode

Grafik kapasitor

(Grafik zener)

4.Pembahasan dan analisis data

Dalam praktikum ini adalah menganalisis power supply dengan voltase yang digunakan 220 V, dan frekuaensi 80 Hz jika digunakan:

Regulator tegangan

Prinsip kerja transformator berdasarkan induksi elektromagnetik. Tegangan masukan bolak-balik yang membentangi primer menimbulkan fluks magnet yang idealnya semuabersambung dengan lilitan sekunder. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalamlilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkanke lilitan sekunder.

Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar. karena minyak transformator mempunyai sifat sebagai media pemindah panas dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.Transformator yang digunakan dalam percobaan adalah penurun tegangan khususnya arus ac menghasilkan grafik sinusoidal tegangan output yang yang dihasilkan tidaklah konstan , dan adapun untuk mencari tegangan output kita menghubungkan multimeter yaitu pada positif dan positif.Pada grafik sinusoidal terdapat riple dari perbandingan tegangan

terhadap hambatan.Pada dioda grafik yang di hasilkan masih berupa sinusoidal,namun bedanya besar panjang gelombang lebih kecil,karena dilihat dari fungsinya yaitu sebagai penyearah tegangan serta Sebagai pengaman rangkaian dari kemungkinan terbaliknya polaritas.Pada kapasitur garafik sinusoidal yang muncul berada pada posisi positif tanpa menyentuh garis tegangan,serta besar amplitudo dan panjang gelombang lebih kecil,hal ini karena kapasitor berfungsi sebagai filter tegangan.Pada regulator hasinya hampir sama dengan pada kapasitor hal ini disebabkan karena regulator berfungsi sebagai pengatur nilai out put tegangan supaya tepat,perbedaannya amplitudo yang di hasilkan jauh lebih besar bila di bandingkan dengan hasil tegangan dari kapasitor.

Transformasi penurun tegangan

Dioda zener pada rangkaian power supply dimana fungsinya adalah sebagai penstabil arus. Meskipun arus AC yang dirubah ke DC berubah-ubah, tidak akan berpengaruh jika terdapat dioda zener ini.Adapun sifatnya adalah sebagai berikut :Tegangan yang dicapai maksimal rata-rata 0,7 s/d 12 volt. Hanya tahan terhadap arus kecil, maksimal 1 s/d 50 mA.Hampir tidak ada tegangan yang hilang jika sudah melewati dioda zener.Hal ini bisa di tunjukan dengan hasil grafik yang menunjukan bukit-bukit denagn harga positif serta adanya riple yang ditunjukan merupakn perubahannya dari arus ac ke dc terhadap tegangan dan hambatan yang dihasilkan.secara umum tegangan pada kapasitor,transformator dan dioda sama seperti pada regulator tegangan berupa grafik sinusoidal dengan riple hasil perbandingan antara tegangan dan hambatan yang di hasilkan.

5.kesimpulan

Transformator penurun tegangan di dapat grafik sinusoidal dengan mengukur arus pakai dalam hal ini yaitu Ac. Fluks bolak-balik ini menginduksikan GGL dalamlilitan sekunder. Jika efisiensi sempurna, semua daya pada lilitan primer akan dilimpahkanke lilitan sekunder.Dalam hal ini adanya riple dari perbandingan tegangan terhadap hambatan yang kurang sempurna.Sementara untuk regulator tegangan yang membedakannya pada

konsentrasi dioda zener. Meskipun arus AC yang dirubah ke DC berubah-ubah, tidak akan berpengaruh jika terdapat dioda zener ini..Hampir tidak ada tegangan yang hilang jika sudah melewati dioda zener.Hal ini bisa di tunjukan dengan hasil grafik yang menunjukan bukit-bukit denagn harga positif serta adanya

riple yang ditunjukan merupakn perubahannya dari arus ac ke dc terhadap tegangan dan hambatan yang dihasilkan.

6.Daftar pustaka

[1] Floyd & Buchla. “ Fundamental of analog circuits”. Prentice Hall, New Jersey, 2008.

Malvino. “Prinsip-prinsip elektronika I” Erlangga, Jakarta, 1994.

[2]http://elektronika-dasar.com/teori-elektronika/dioda-zener/Copyright © Elektronika Dasar

[3] http://januar-anas.blogspot.com/2009/10/tugas-dde-kapasitor.html

[4] http://ekohasan.blogspot.com/2010/03/mengenal-mengukur-komponen-elektronika_20.html