JJH. Regulator Power Supply

REGULATOR POWER SUPPLY

 Pada power supply tegangan dari bagian penyearah sudah cukup bagus jika riak/ripple nya kecil tetapi ada masalah dengan stabilitas jika tegangan input naik-turun maka tegangan output  menjadi naik turun. Untuk beberapa penggunaan atau penerapan pada peralatan elektronika & listrik perubahan tegangan ini cukup mengganggu, sehingga diperlukan komponen aktif yang dapat meregulasi/mengatur tegangan output menjadi stabil. Komponen-komponen tadi kemudian dirangkai dalam kesatuan atau bagian yang biasa disebut regulator. 

PENGERTIAN REGULATOR POWER SUPPLY

Regulator adalah salah satu bagian power supply yang berfungsi mengatur atau mengendalikan tegangan output sehingga tegangan menjadi stabil atau meskipun terjadi perubahan suhu, variasi beban dan tegangan masukan. Proses kerja bagian regulator yaitu tegangan dari bagian filter masuk ke bagian regulator, bagian regulator mengolah tegangan yang masih tidak stabil {naik/turun} dari bagian filter kemudian distabilkan sesuai yang diinginkan. Berikut ini gambar proses kerja regulator.

Gambar1. Proses Kerja Regulator.

RANGKAIAN REGULATOR

Bagian ini terdiri dari rangkaian komponen aktif penstabil tegangan seperti dioda zener, transistor, Op Amp, IC penstabil tegangan {78XX & 79XX} dan komponen pasif seperti resistor, kapasitor. Rangkaian regulator ada 4 yaitu rangkaian regulator dengan dioda zener, transistor, Op Amp dan IC.

a.      Rangkaian Regulator Dengan Dioda Zener.

Rangkaian regulator dengan dioda zener atau regualator seri merupakan rangkaian regulator yang paling sederhana, seperti gambar rangkaian di bawah ini.

Gambar 2. Rangkaian Regulator Dengan Dioda Zener atau Regulator Shunt

Gambar 2 diatas merupakan rangkaian regulator dengan dioda zener yang paling sederhana, dioda zener dipasang shunt atau pararel dengan R dan L {Beban} an dipasang dalam posisi reverse bias. Dengan cara ini dioda zener bekerja pada daerah breakdown dan menghasilkan tegangan output yang sama dengan tegangan dioda zener 

Vout = Vz…………………………….………………………………………………..{1}

Rangkaian Regulator Shunt sangat rawan dengan hubungan singkat, lihat pada gambar 2 jika Vout terhubung singkat maka arusnya tetap I = Vin/R, sehingga rangkaian regulator shunt ini hanya bermanfaat jika arus beban tidak lebih dari 50 mA.

b.      Rangkaian Regulator Transistor.

Rangkaian regulator dengan transistor atau regulator zener follower atau regulator seri  merupakan pengembangan dari regulator shunt, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

Gambar 3. Rangkaian Regulator Dengan Transistor atau Regulator Seri.

Pada rangkaian regulator seri digunakan transistor untuk menaikkan arus dan tegangan keluarannya adalah :

                        Vout = Vz + Vbe………………………………………………………….……{2}.

Vbe adalah tegangan basis – emitor transistor { Q }, yang besarnya tergantung dari jenis transistor yang digunakan. Jika arus Ib dari Q di abaikan, R1 yang diperlukan dapat dihitung.

                        R1 = { Vin – Vz }/Iz……………………………………………...……….....…{3}.

Iz merupakan arus minimum dioda zener untuk mencapai tegangan breakdown dan dapat dilihat dari data sheet komponen. Jika menginginkan catu daya atau power supply yang arusnya lebih besar, perhitungan arus Ib tidak dapat diabaikan. Karena besar arus IC berbanding lurus dengan Ib yang dirumuskan IC = β.I.

c.       Rangkaian Regulator Op Amp.

Regulator dengan Op Amp merupakan salah satu teknik regulasi yang lebih baik dibandingkan regulator shunt dan seri, karena menggunakan Op Amp untuk menggerakan transistor, seperti yang terlihat pada gambar dibawah ini.

 

Gambar 4. Rangkaian Regulator Dengan Op Amp.

Pada gambar 4 diatas, dioda zener tidak langsung member umpan transistor {Q} tapi sebagai tegangan referensi untuk Op Amp, umpan balik pada pin negative Op Amp adalah cuplikan dari tegangan keluar regulator. Dengan persamaan sebagai berikut:

           Vin{-}=R3/{R2+R3}}Vout………………….........…...……………………….……{4}.

Jika tegangan keluar Vout menurun karena suplai arus kebeban meningkat Op Amp akan menjaga kestabilan dititik referensi Vz dengan memberi arus Ib ke transistor Q. Sebaliknya saat tegangan keluar Vout menaik, maka tegangan Vin {-} juga akan menaik sampai tegangan ini sama dengan tegangan referensi Vz. Sehingga pada setiap saat Op Amp menjaga kestabilan dan persamaanya sebagai berikut :

                        Vin{-}=Vz………….……………………….………………………………………{5}.

Dengan mengabaikan tegangan Vbe transistor Q dan mensubtisi persamaan 5 kedalam persamaan 4 maka diperoleh persamaan berikut ini :

                        Vout={{R2+R3}/R2}.Vz……...……………………………………………………{6}.

Jadi pada gambar 4, tegangan output dapat diatur dengan mengatur besar kR2 dan R3.

d.      Rangkaian Regulator Dengan Dengan IC.

Rangkaian regulator dengan IC merupakan rangkaian regulator yang paling praktis karena membutuhkan komponen seperti diode zener, transistor dan op amp seperti rangkaian-rangkain regulator diatas. Karena rangkaian regulator sudah dikemas menjadi satu IC seperti IC 78XX untuk regulator tegangan positif dan 79XX untuk regulator tegangan negatif. Komponen IC ini terdiri dari 3 kaki yang biasanya sudah dilengkapi dengan pembatas arus dan pembatas suhu, dengan menambahkan beberapa komponen saja sudah dapat menjadi rangkaian catu daya atau power supply yang ter-regulasi dengan baik, seperti gambar dibawah berikut ini.

Gambar 5. Rangkaian Regulator Dengan IC.

Selain IC regulator dengan tegangan tetap seperti IC 78XX, ada IC dengan tegangan dapat diatur. Prinsip kerjanya sama dengan regulator dengan Op Amp yang dikemas dalam satu IC missal LM317 untuk regulator positif dan LM 337 unutk regulator negatif. Perbedaanya R2 dan R3 yang berfungsi mengatur tegangan keluaran ada diluar IC.

Sebagai catatan syarat kerja dari rangkaian regulator dengan IC adalah tegangan input harus lebih besar dari tegangan output IC regulatornya. IC ini maksimum bisa dilewati arus 1 Amper dan sebaiknya pemakaiannya dengan heatshink { alumunium pendingin }.