disusunoleh

Ir. Bambang Sutopo, M.PhilJurusan Teknik Elektro,

UGM

SKEMA

• Rancanglah sebuah regulator yang :

Tegangan keluaran : 5 s/d 15 Volt

Arus keluaran : 0 s/d 500 mA

• Vin bervariasi dari 27,9 Volt s/d 32,5 Volt

• Dioda zener merupakan penentu tegangan keluaran minimum sebuah regulator maka dipilih dioda zener yang Vz= 3,9 Volt dan arusnya 20 mA. Arus zener max = 80 mA.

• Penentuan Rs digunakan rumus :

1200

10209,38,273

min

Z

ZinS I

VVR

3571080

9,35,323

max

max

Z

ZinS I

VVR

Dipilih RS=1000Ω

• Tegangan maximum masukan : 32,5 volt• Nilai ini harus kurang dari spesifikasi catu daya

tegangan maksimum suatu op-amp.

• Op-amp 741 : 36 Volt

• Vmin=27,8>Vload+2 Volt

amp-op of ratingsupply VVpk

VoltVV load 2min

• VZ=3,9 volt dan VL max = 15 Volt

Rf=(3,85-1) x Ri

Dengan Ri=3,3 kΩ, maka Rf=9,4 kΩ

i

f

RR

19,3

15

• Keluaran op-amp 741 akan mengeluarkan arus paling tidak sebesar 10 mA, untuk mencapai arus kolektor maksimum adalah 500 mA.

• Jadi nilai penguatan arus transistor minimum adalah :

5010500min

• Kondisi terburuk untuk disipasi daya transistor terjadi saat tegangan output turun sampai batas minimum dan beban maksimum

• Pilih transistor yang memiliki = 50 atau lebih dan disipasi daya = 15 Watt atau lebih

WIVVP LOADLOADDCQ 6,125,09,35,29

• Rangkaian regulator ini mempunyai kelemahan yakni : bila terjadi hubung singkat pada output maka transistor akan selalu memberi arus yang dibutuhkan, sampai suatu saat tak tertahan lagi oleh transistor sehingga transistor akan terbakar.

• Kondisi arus besar seperti ini harus dibatasi.

SKEMA

Batas arus

V

I

• Penambahan transistor T2 dengan RSC, akan mampu mengatasi short circuit.

• Bila arus beban membesar maka tegangan VRsc juga membesar, demikian juga VBE.

• Bila tegangan VBE mencapai 0,5 Volt maka transistor T2 akan mulai menghantar.

• Bila arus bertambah besar maka transistor T2 akan jenuh, sehingga VCE = 0,3 Volt.

• Artinya tegangan Output akan 0,3 dan transistor T1 akan OFF.

• Kalau op-amp tidak terlindungi terhadap arus short circuit ke ground maka akan merusakkan op-amp.

• Cari op-amp yang mempunyai perlindungan terhadap short circuit.

SCSC

BEbatas RR

VI 5,0

• Saat terjadi hubung singkat, arus yang mengalir sangat besar, tegangan output nol, sehingga penurunan tegangan ditanggung oleh transistor.

• I=ISC dan Vout=0

• Transistor harus dilindungi terhadap arus sangat besar ini skema arus terlipat

• Dengan cara ini, saat arus membesar, tegangan output dipertahankan konstan sampai dengan tercapai besar arus tertentu (Iknee)

• Bila permintaan arus melbihi batas ini maka tegangan output dan arus output akan berkurang.

• R3 dan R4 merupakan pembagi tegangan VRSC

• Transistor T2 tetap OFF sampai arus cukup besar, membuat tegangan VBE >0,5 sehingga transistor T2 ON.

• Transistor T2 mulai menghantar, mengambil sebagian arus basis T1, sehingga membuat T1 mulai OFF.

• Penurunan arus akan mengurangi tegangan output dan tegangan beban.

• Kedua tegangan ini akan berkurang dengan laju penurunan yang sama. (biasanya RSC jauh lebih kecil dari hambatan beban).

• Tetapi tegangan basis T2 berkurang lebih lambat dibanding tegangan output karena adanya R3 dan R4.

• Tegangan basis dan emitor berkurang, tetapi tegangan basis turun dengan lambat.

• Akibatnya : perbedaan tegangan basis dan emitor T2 membesar, membuat T2 menghantar lebih. Kondisi ini mengambil lebih banyak arus basis T1, sehingga membuat T1 kurang menghantar.

• Proses ini berlangsung terus sampai V0=0 dan V1 cukup besar untuk mempertahankan tegangan 0,5 Volt pada R4 dan sambungan basis emitor T2.

• Arus hubung singkat Isc, dicapai oleh penurunan I dan V0

• Arus membalik mulai saat tegangan VBE (Q2)=0,5 volt diatas tegangan output.

• VR4 dihasilkan dari pembagi tegangan V1

• Hubungan V1 dan Vreg

• Substitusi menghasilkan VR4

V 5,04 regR VV

43

144 RR

VRVR

SCKreg RIVV 1

SCKregR RIVRR

RV

43

44

• Menghasilkan IK

• Eliminasi VR4

• Menghasilkan ISC

SC

reg

SC

RK R

VRRVRRI

4

443

SC

reg

SC

regK R

VRRVRR

I

4

43 5,0

4

43 5,0RRRRISC

SC

• Rencanakan rangkaian foldback dengan spesifikasi sbb :

– Ik = 100 mA

– Isc = 20 mA

– Vreg = 8 Volt

• Pilih R4=10kΩ

5,05,05,0

KregSC

regSC IVI

VR

44

3 5,0RRRIR SCSC

• Applications and Design with Analog Integrated Circuits

• oleh J. Michael Jacob

• Reston Publishing Company, Virginia• 1982

• Halaman : 68 s/d 136