Desain dan Analisis Power Supply
-
Upload
yusuf-sigit -
Category
Documents
-
view
14 -
download
0
description
Transcript of Desain dan Analisis Power Supply
-
LAPORAN PRAKTIKUM
ELEKTRONIKA DASAR I
DESAIN DAN ANALISIS POWER
SUPPLY
YUSUF SIGIT PAMUNGKAS(1137030081)
September 29, 2014
JURUSAN FISIKA
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG
2014
1
-
Abstract
In this lab conducted experiments to determine benefits as wave
rectifier diode, capable of designing a full-wave rectifier, able to ana-
lyze and understand the working principles and are able to design a
full wave regulator using zener and regulator IC doide LM78xx. This
practicum is done with 2 stages, namely the stage simulation using
multisim software, and experimental stage. The result, as wave recti-
fier diode bridges are able to convert the AC voltage signal into a DC
voltage.
Keyword: full wave, regulators, zener diode, IC LM78xx, diode
bridges
Ringkasan
Dalam praktikum ini dilakukan percobaan untuk mengetahui man-
faat diode sebagai penyearah gelombang, mampu merancang penyearah
gelombang penuh, mampu menganalisis dan memahami prinsip kerja
gelombang penuh dan mampu merancang regulator menggunakan doide
zener dan IC regulator LM78xx. Praktikum ini dilakukan dengan
2 tahap, yaitu tahap simulasi menggunakan software multisim, dan
tahap eksperimen. Hasilnya, diode bridges sebagai penyearah gelom-
bang mampu mengubah sinyal tegangan AC menjadi tegangan DC.
Kata Kunci: gelombang penuh, regulator, diode zener, IC LM78xx,
diode bridges
1
-
1 Pendahuluan
1.1 Latar Belakang
Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi.
Sumber tenaga tersebut bermacam-macam, ada yang dari baterai, accu, dan
ada pula yang langsung menggunakan tegangan listrik jala-jala PLN. Untuk
dapat menggunakan tegangan listrik yang berasal dari PLN untuk alat-alat
elektronika tertentu tidak bisa langsung digunakan akan tetapi harus dis-
esuaikan dengan tegangan yang diperlukan oleh peralatan tersebut. Penye-
suaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yng dinamakan Power Supply
atau adaptor.
Didalam kerangka power supply sendiri terdapat beberapa komponen
elektronik lain yang masing-masingnya memiliki peran dan fungsi tersendiri.
Seperti transformator step down, diode bridge, kapasitor dan diode zener
atau bisa juga menggunakan regulator IC LM78xx. Oleh karena itu, untuk
dapat mengetahui manfaat diode sebagai penyearah dan mampu merancang
regulator menggunakan diode zener dan IC LM78xx serta menganalisis dan
memahami prinsip kerja penyearah gelombang penuh, maka dilakukanlah
praktikum yang berjudul Desain dan Analisis Power Supply ini.
1.2 Tujuan
1. Mengetahui manfaat diode sebagai penyearah.
2. Mampu merancang penyearah gelombang penuh.
3. Mampu menganalisis dan memahami prinsip kerja penyearah gelom-
bang penuh.
4. Mampu merancang regulator menggunakan diode zener dan IC Regu-
lator 78xx.
2
-
1.3 Dasar Teori
Power supply adalah piranti yang digunakan untuk mengubah arus AC men-
jadi arus DC dengan level tegangan sesuai dengan kebutuhan suatu alat terse-
but. Pinsip kerja power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyear-
ahkan tegangan AC sehingga menjadi DC dan menstabilkan tegangan DC.
Power supply terdiri dari empat bagian utama, yaitu bagian penurun
tegangan menggunakan transformator step down, bagian penyearah meng-
gunakan 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 diperolehdari perbandingan jumlah lililtan pada kumparan primer
dan skundernya.
V out/V in = Nout/Nin (1)
Relasi besar tegangan puncak dan tegangan rms dapat dirumuskan
sebagai
V rms = V p/
2 (2)
Gambar 2.1 Power supply dengan regulator diode zener
Penyearah gelombang penuh
Prinsip penyearah (rectier) yang paling sederhana ditunjukkan pada
gambar-1 berikutini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan
tegangan AC dari jala-jala listrikpada kumparan primernya menjadi
tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekunder. Tegangan
rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh menggunakan diode
bridge, adalah:
V dc = 2V p/pi (3)
3
-
Sedangkan frekuensi outputnya adalah:
Foutdioda = Findioda (4)
Filter Kapasitor
Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah
masihmemiliki sinyal ac sehingga belum searah seperti halnya tegangan
dc pada baterai. Sinyalac yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple.
Untuk memperkecil nilai ripple dapat digu-nakan lter kapasitor. Se-
makin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan
ripple.
V ripple = Idc/Foutdioda.C (5)
Sehingga besar tegangan rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh
menggunakan diodebridge dan lter kapasitor adalah:
V dc = V p V ripple/2 (6)
Regulator tegangan
Untuk memperoleh suatu catu daya dengan nilai keluaran yangtetap
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. Berikut adalah perbandin-
gan besar ripple pada input dan output dari system regulatordioda
zener.
V z/V s = Rz/Rs (7)
Selain menggunakan dioda zener, sistem regulator tegangan dapat juga
dibuat dengan menggunakan IC LM78xx. Dimana xx adalah tegangan
output yang diinginkan.
4
-
Gambar 2.2 Power supply dengan regulator IC LM78xx
5
-
2 Metode Praktikum
2.1 Waktu dan Tempat
Praktikum ini berlangsung pada tanggal 18 September 2014 bertempat di
Laboratorium Fisika.
2.2 Alat dan bahan yang digunakan antara lain:
1. Papan PCB
2. Spidol
3. Solder
4. Timah
5. Multimeter
6. Osiloskop PC
7. Kabel Koneksi
8. Transformator
9. Dioda
10. Dioda zener
11. Kapasitor
12. Resistor
2.3 Prosedur Percobaan:
Gambar 2.3 Power supply dengan regulator diode zener
6
-
Gambar 2.4 Power supply dengan regulator IC LM78xx
Susunlah rangkaian seperti pada gambar diatas. Carilah alat dan bahan
pada komputer anda. Pilihlah group sourches setelah itu pilih family power
sourches lalu masukan komponen ac power dan ground. Untuk mencari kom-
ponen kapasitor, resistor dan ts power virtual, maka harus masuk terlebih
dahulu ke group basic untuk komponen terakhir, yaitu 1B4B42 pilih group
diodes setelah itu oilih kembali fwb, maka akan ditemukan 1B4B42. Untuk
rangkaian dioda bridge tambahkan komponen LM7812CT pada family power
regulator dan basic power, sedangkan untuk rangkaian dioda zener gunakan
komponen zener virtual pada family diodes virtual. Setelah alat dan ba-
han telah diketahui dan ditemukan, maka rangkailah sesuai dengan gambar
diatas.
7
-
2.3.1 Diagram Alir
Mulai
Memasang diode bridges, kapasitor, resistor dan diode zener/IC LM7812CT ke papan PCB
Merekatkanya dengan solder dan timah
Hubungkan ke transformator step down
Hubungkan ke multimeter
Menyalakan power supply
Pengujian dan analisis tegangan output disetiap komponen
Selesai
8
-
3 Hasil dan Pembahasan
3.1 Data Hasil Pengamatan
3.1.1 Tabel 1. Simulasi Power Supply dengan Dioda Zener
No. Vtrafo (V) Vd.bridges (V) Vkapasitor (V) VR1 (V) VR2 (V) Vregulator (V)1 25.42 35.57 37.72 3.436 3.31 3.452 33.56 35.17 36.90 3.438 3.72 3.443 15.87 33.32 34.19 3.374 3.65 3.35
3.1.2 Tabel 2. Simulasi Power Supply dengan IC LM7812CT
No. Vtrafo (V) Vd.bridges (V) Vkapasitor (V) Vregulator (V)1 13.08 12.62 12.62 12.532 25.42 25.08 25.08 12.5613 33.76 33.42 33.42 12.563
3.1.3 Tabel 3. Eksperimen Power Supply dengan Dioda Zener
No. Vtrafo (V) Vd.bridges (V) Vkapasitor (V) VR1 (V) VR2 (V) Vregulator (V)1 0.14 0.12 0.12 0.11 0.11 0.1
9
-
3.2 Pembahasan
Pada power supply tegangan masuk ke transformator step down. Trans-
formator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-
balik tinggi menjadi rendah, Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah
ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,
perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet
yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi
dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung
kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi
timbal-balik (mutual inductance).Ketika arus listrik dari sumber tegangan
yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya)
medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang
dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.
Setelah itu tegangan masuk ke diode. Diode adalah suatu komponen
elektronik yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Dioda yang di-
gunakan adalah dioda bridge yaitu dengan penyearah jembatan yang mem-
punyai sifat menonjolkan puncak tegangan yang sama dengan penyearah
setengah gelombang dan mempunyai nilai rata-rata lebih tinggi dari pada
penyearah gelombang penuh.
Pada penyearah yang hanya menggunakan diode penyerah 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.
Kemudian tegangan masuk ke kapasitor. Fungsi dari kapasitor adalah
sebagai penyimpan muatan, selain itu kapasitor berfungsi sebagai filter yaitu
untuk mengubah sinyal-sinyal gelombang penuh ke tegangan DC yang tetap.
Dengan adanya kapasitor tegangan keluaran tidak segera turun. Hal ini dise-
babkan karena kapasitor memerlukan waktu untuk mengosongkan muatan-
nya. Sebelum tegangan kapasitor turun banyak, tegangan pada kapasitor
sudah naik lagi. Tegangan berubah yang terjadi disebut tegangan riak.
Pada saat dioda menghubungkan langsung ke kapasitor, kapasitor diisi
10
-
sampai tegangan puncak. Tepat melewati pucak positif dioda berhenti meng-
hantar switch menjadi terbuka karena kapasitor memiliki tegangan sumber
yang lebih sedikit dari tegangan puncak, dioda mengalami prategangan ba-
lik. Selanjutnya kapasitor membuang muatanya melalui resistansi beban
(RL). Tetapan waktu pembuangan (perkalian RL dan C) dibuat lebih besar
dari pada periode sinyal masuk. Karena hal ini, kapasitor kehilangan seba-
gian kecil muatanya selama waktu putus dari dioda. Hal ini bisa dilihat di
hasil simulasi osiloskop yang kami peroleh. Riak-riak kecil disebabkan oleh
pengisian dan pembuangan kapasitor. Hal ini bisa dilihat di hasil simulasi os-
iloskop yang kami peroleh. Makin kecil riaknya makin baik. Ssalah satu cara
untuk mengurangi riak dengan cara menambah tetapan waktu pembuangan.
Lalu tegangan masuk ke IC LM7812CT yang berfungsi sebagai regulator
untuk pengaturan tegangan yaitu mempertahankan tegangan keluaran yang
tetap meskipun arus yang melaluinya berubah.
3.3 Analisis Data
Berdasarkan data yang diperoleh, simulasi rangkaian praktikan telah sesuai
dengan teori-teori yang dijabarkan pada dasar teori diatas. Akan tetapi,
masih terdapat kesalahan yang praktikan lakukan pada saat pengukuran
hasil eksperimen yang disebabkan karena keterbatasan dari sang pengamat
ataupun kurang tepatnya praktikan dalam merangkai rangkaian percoabaan.
Dan pada saat pengukuran kedua pada hasil eksperimen, kapasitor tiba-tiba
meledak sehingga tidak bisa mendapatkan data kedua dan ketiga.
11
-
4 Kesimpulan
Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh, maka dapat disimpulkan seba-
gai berikut:
1. Diode bridges sebagai penyearah gelombang mampu mengubah sinyal
tegangan AC menjadi tegangan DC.
2. Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang penuh, yaitu penurun
tegangan (transformator step down), penyearah gelombang (diode) dan
filter (kapasittor).
3. Prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan dioda brigde hanya
ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan
AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus
yang sama.
4. Dioda zener dan IC regulator LM7812CT berfungsi untuk memperoleh
suatu catu daya dengan nilai keluaran yang tetap yang bekerja pada
saat dipanjar mundur (reverse bias).
12
-
References
[1] Floyd dan Buchla. Fundamental of analog circuits. Prentice Hall,
New Jersey, 2008.
[2] Malvino. Prinsip-prinsip elektronika I. 1994. Jakarta: Erlangga.
[3] Sutrisno. Elektronika Teori dan Penerapannya. 1985. Bandung: ITB.
[4] Alamsyah, Firman. Cara Kerja Power Supply. Available at
http://firmancomputer2.blogspot.com/2013/02/cara-kerja-power-
supply.html. Diakses pada hari Minggu, 21 September 2014 pukul 08.00
WIB.
[5] Elklasik. Penyearah Gelombang Penuh. Available at
http://elkaasik.com/penyearah-gelombang-penuh/. Diakses pada
hari Minggu, 21 September 2014 pukul 08.10 WIB.
[6] Putut, son. DC Power Supply. Available at
http://teuinsuska2009.files.wordpress.com/2010/10/didaktik-3-power-
supply.pdf. Diakses pada hari Selasa, 23 September 2014 pukul 19.30
WIB.
[7] Irniyah, Ewit. Penyearah Setengah Glom-
bang, Gelombang Penuh, Bridge. Available at
http://elektronika11c.blogspot.com/2013/05/penyearah-setengah-
gelombang-gelombang.html. Diakses pada hari Senin, 29 September
2014 pukul 08.00 WIB.
13
-
LAMPIRAN
Rangkaian Power Supply dengan IC LM7812CT
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Trafo
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Diode Bridges
14
-
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Kapasitor
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada IC LM7812CT
Rangkaian Power Supply dengan Diode Zener
15
-
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Trafo
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Diode Bridges
16
-
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Kapasitor
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Resistor 2
17
-
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Diode Zener
Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Resistor 1
18