Chapter 15:POWER SUPPLIES (TERMINAL DEVICES)

[menuju akhir]

CHAPTER 15

1. Pendahuluan (kembali)

Tujuan utama dari rangkaian ini adalah untuk mengubah tegangan AC (bolak-balik) dari transformator menjadi tegangan DC (searah) yang stabil. Proses ini dilakukan dalam dua tahap: pertama, dengan menggunakan penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) yang mengubah seluruh siklus tegangan AC menjadi pulsating DC; kedua, dengan menambahkan kapasitor sebagai filter untuk mengurangi riak (ripple) pada tegangan hasil penyearahan, sehingga menghasilkan tegangan DC yang lebih halus dan mendekati konstan.

Pada Gambar 15.4(a), ditampilkan keluaran dari penyearah gelombang penuh tanpa filter yang menunjukkan riak besar (tegangan naik-turun), sedangkan Gambar 15.4(b) dan 15.5(b) menunjukkan bagaimana kapasitor menyaring tegangan tersebut sehingga gelombangnya menjadi lebih datar. Gambar 15.5 secara khusus memperlihatkan analisis bentuk gelombang dari tegangan keluaran yang telah difilter, termasuk parameter penting seperti tegangan puncak (Vm), tegangan ripple (Vr), dan tegangan DC rata-rata (Vdc).

2. Tujuan (kembali)

  • Mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC.
  • Menyearahkan seluruh gelombang AC menggunakan penyearah gelombang penuh.
  • Mengurangi riak (ripple) pada keluaran DC dengan filter kapasitor.
  • Menghasilkan tegangan DC yang lebih stabil dan mendekati konstan.
  • Meningkatkan kualitas daya untuk perangkat elektronik DC.

3. Alat dan Bahan (kembali)

  1. Transformator – untuk menurunkan atau menaikkan tegangan AC dari sumber listrik utama.
  2. Dioda – sebagai komponen penyearah (full-wave rectifier).
  3. Kapasitor elektrolit – untuk menyaring tegangan hasil penyearahan.
  4. Resistor beban (RL) – sebagai simulasi beban pada rangkaian.
  5. Breadboard (jika uji coba dilakukan secara praktis).
  6. Kabel jumper – untuk koneksi antar komponen.
  7. Multimeter / Osiloskop – untuk mengukur dan mengamati tegangan keluarannya.
  8. Sumber tegangan AC – seperti adaptor atau keluaran dari trafo.

1. Battery


Baterai (Battery) adalah sebuah alat yang dapat merubah energi kimia yang disimpannya menjadi energi Listrik yang dapat digunakan oleh suatu perangkat Elektronik. Hampir semua perangkat elektronik yang portabel seperti Handphone, Laptop, Senter, ataupun Remote Control menggunakan Baterai sebagai sumber listriknya. Dengan adanya Baterai, kita tidak perlu menyambungkan kabel listrik untuk dapat mengaktifkan perangkat elektronik kita sehingga dapat dengan mudah dibawa kemana-mana. Dalam kehidupan kita sehari-hari, kita dapat menemui dua jenis Baterai yaitu Baterai yang hanya dapat dipakai sekali saja (Single Use) dan Baterai yang dapat di isi ulang (Rechargeable).

2. Ground

Ground adalah titik kembalinya arus searah atau titik kembalinya sinyal bolak balik atau titik patokan dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik dalam rangkaian elektronika.


3. Diode

Dioda (Diode) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terbuat dari bahan semikonduktor dan mempunyai fungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah tetapi menghambat arus listrik dari arah sebaliknya.

4. Resistor

Fungsi utama dari resistor adalah membatasi aliran arus. Resistor dapat menahan arus dan memperkecil besar arus. Besar resistansi (kemampuan menahan arus) resistor disesuaikan dengan kebutuhan perangkat elektronika.
Cara Menghitung Nilai Resistor


5. Voltmeter

Alat ukur untuk mengukur besar Tegangan dalam satuan Volt


6. Ampere Meter

Alat ukur untuk mengukur Kuat Arus dalam satuan Ampere


4. Dasar Teori (kembali)

1. Penyearah Gelombang Penuh (Full-Wave Rectifier)
Rangkaian penyearah menggunakan dua dioda (D1 dan D2) dan transformator CT (center-tap). Pada saat sinyal AC positif, dioda D1 mengalirkan arus sementara D2 tidak. Pada saat sinyal AC negatif, D2 aktif dan D1 tidak. Dengan demikian, arus mengalir ke arah yang sama melalui beban RL selama kedua setengah siklus, menghasilkan gelombang DC berdenyut (lihat Gambar 15.4a).

2. Filter Kapasitor
Kapasitor dipasang paralel terhadap beban. Saat tegangan dari penyearah meningkat, kapasitor mengisi (charging) hingga tegangan puncak. Ketika tegangan menurun, kapasitor akan melepaskan muatannya (discharging) untuk menjaga tegangan beban tetap tinggi. Proses ini mengurangi variasi tegangan (ripple), seperti terlihat di Gambar 15.5(b), sehingga tegangan keluaran menjadi lebih halus dan menyerupai garis lurus (DC).           

6. Example &Problem [kembali]

A.Example

1.Sebuah rangkaian penyearah gelombang penuh menggunakan trafo dengan tegangan sekunder RMS 15 V dan beban yang menarik arus 200 mA. Hitung tegangan DC rata-rata pada output catu daya tersebut (tanpa kapasitor filter).

Jawab:

Tegangan Puncak(V<sub>m</sub>):

Tegangan DC Rata-rata (V<sub>DC</sub>):

Jawaban: 13,5 V

2.Sebuah trafo step-down memiliki tegangan sekunder 18 V RMS. Sebuah penyearah gelombang penuh digunakan untuk mengubahnya menjadi DC. Hitung tegangan puncak (V<sub>m</sub>) dari trafo sekunder tersebut.

Jawab:

Tegangan Puncak(V<sub>m</sub>):

Jawaban: 25,46 V

3.Sebuah penyearah gelombang penuh menggunakan kapasitor filter 2200 µF. Beban menarik arus 100 mA dan frekuensi input AC adalah 50 Hz. Hitung tegangan ripple (V<sub>r</sub>)

Jawab:

Rumus:

Jawaban: Tegangan ripple ≈ 0,455 V

B. Problem

 1. Output DC Berdenyut Besar (Ripple Tinggi)

  • Penyebab:
    • Kapasitor filter bernilai terlalu kecil
    • Kapasitor sudah tua,rusak, atau bocor
  • Solusi:
    • Ganti dengan kapasitor berkapasitas lebih besar (misalnya dari 470 µF → 1000 µF)
    • Ganti kapasitor yang rusak dengan yang baru dan sesuai tegangan kerja

2. Tegangan Output DC Lebih Rendah dari Seharusnya

  • Penyebab:
    • Dioda mengalami tegangan jatuh (forward voltage drop) terlalu besar
    • Dioda rusak atau setengah konduksi
    • Beban terlalu berat(menarik arus terlalu besar)
  • Solusi:
    • Periksa dan ganti dioda jika rusak
    • Gunakan dioda dengan rating arus/tegangan lebih sesuai (misalnya 1N5408 untuk arus besar)
    • Kurangi beban atau naikkan kapasitas power supply

 3. Tidak Ada Tegangan Output (Output = 0 V)

  • Penyebab:
    • Dioda putus atau pemasangan salah arah
    • Trafo tidak mengeluarkan tegangan (misalnya sekring putus atau input AC tidak masuk)
    • Jalur PCB putus atau solderan lepas
  • Solusi:
    • Periksa sambungan dioda dan arah polaritasnya
    • Uji trafo dengan multimeter (cek tegangan di sekunder)
    • Periksa jalur PCB dan solder ulang sambungan yang longgar

7. Soal Latihan [kembali]

1. Sebuah rangkaian penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier) menggunakan 2 dioda dan transformator CT (center tap). Jika tegangan input AC-nya adalah 12 V RMS, maka berapa tegangan output DC rata-rata (V<sub>DC</sub>) setelah penyearah (diasumsikan tanpa filter dan dioda ideal)?

A. 3,82 V B. 5,40 V C. 7,64 V D. 10,80 V

Jawab:

Untuk penyearah gelombang penuh (full-wave) dengan dioda ideal, tegangan DC rata-rata (V<sub>DC</sub>)

Jawaban: D. 10,80 V

2.Dalam sebuah rangkaian power supply dengan penyearah gelombang penuh dan filter kapasitor, fungsi utama dari kapasitor filter adalah:

A. Mengubah arus AC menjadi DC sepenuhnya B. Menyimpan energi untuk digunakan kemudian C. Mengurangi riak (ripple) pada tegangan output DC D. Mengubah frekuensi sinyal output

 Jawaban: C.Mengurangi riak (ripple) pada tegangan output DC

3.Keuntungan utama dari penyearah gelombang penuh dibanding penyearah setengah gelombang adalah:

A. Tegangan output lebih rendah B. Ripple lebih tinggi C. Efisiensi lebih tinggi dan output lebih halus D. Lebih sedikit komponen yang digunakan

Jawaban: C. Efisiensi lebih tinggi dan output lebih halus

8. Percobaan [kembali]

a. prosedur percoban

  • Untuk membuat rangkaian ini, pertama, siapkan semua alat dan bahan yang bersangkutan, di ambil dari library proteus
  • Letakkan semua alat dan bahan sesuai dengan posisi dimana alat dan bahan terletak.
  • Tepatkan posisi letak nya dengan gambar rangkaian
  • Selanjutnya, hubungkan semua alat dan bahan menjadi suatu rangkaian yang utuh
  • Lalu mencoba menjalankan rangkaian , jika tidak terjadi error, maka rangkaian akan berfungsi yang berarti rangkaian bekerja.

FIG 15.4





Vidio simulasi



FIG 15.5





Vidio simulasi

9. Download File [kembali]

Rangkaian 15.4 [klik disini]

Rangkaian 15.5 [klik disini]

  • Download Datasheet
Download datasheet resistor [download]
Download datasheet baterai [download]
Download datasheet dioda [download]
Download datasheet voltmeter [download]
Download datasheet amperemeter [download]

[menuju awal]

 

Komentar

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Gambar
Bahan Presentasi  Mata Kuliah Elektronika 2024 Disusun Oleh: Loling Putri Mayori NIM : 2410952053 Dosen Pengampu : Dr. Darwison ,MT Rizki Wahyu Pratama ST, MT Referensi : a. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”, Jilid 1, ISBN: 978-602-9081-10-7, CV Ferila, Padang b. Darwison, 2010, ”TEORI, SIMULASI DAN APLIKASI ELEKTRONIKA ”,Jilid 2,  ISBN: 978-602-9081-10-8, CV Ferila, Padang c. Robert L. Boylestad and Louis Nashelsky, Electronic Devices and Circuit Theory, Pearson, 2013 d. Jimmie J. Cathey, Theory and Problems of Electronic Device and Circuit, McGraw Hill, 2002. e. Keith Brindley, Starting Electronics, Newness 3rd Edition, 2005 f. Ian R. Sinclair and John Dunton, Practical Electronics Handbook, Newness, 2007. g. John M. Hughes, Practical Electronics: Components and Techniques, O’Reilly Media, 2016.      
Baca selengkapnya