ANALISA RANGAKAIN POWER SUPPLY

RANGKAIAN POWER SUPPLY

Power supply atau catu daya atau adaptor  merupakan sumber tegangan DC. Sumber tegangan DC ini dibutuhkan oleh berbagai macam rangkaian elektronika untuk dapat dioperasikan. Rangkaian inti dari catu daya atau Power Supply ini adalah suatu rangkaian penyearah yaitu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC).

Catu daya berfungsi untuk memberikan suplay tegangan, khususnya ke IC mikrokontroler AT89S51, catu daya yang di gunakan adalah 5 Volt dc. Untuk menurunkan tegangan trafo dari 9 V menjadi 5 V maka di gunakan IC voltage regulator LM7805. Pada rangkaian catu daya, dioda 1N4001 berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh dari AC ke DC dengan arus sebesar 1 Ampere, sedangkan kapasitor 1003F dan 100nF berfungsi sebagai filter tegangan DC atau penghalus pulsa-pulsa tegangan yang dihasilkan oleh dioda penyearah. Skema rangkaian catu daya adalah sebagai berikut:

Gambar power supply IC voltage regulator LM7805

Daftar komponen power supply IC voltage regulator LM7805:

C1         = 100 nf

C2         = 220 uf

C3         = 100 nf

C4         = 220 uF

BR1      = 4 X 1N4001

IC         = LM 7805

T1         = 220V 18V 5A

Pada power supply ini menggunakan IC LM7805. IC LM7805 merupakan salah satu tipe regulator tetap. Regulator tegangan tipe ini merupakan salah satu regulator tegangan tetap dengan tiga terminal, yaitu terminal Vin, Gnd, Vout. Pada umumnya power supply selalu dilengkapi dengan regulator tegangan. Tujuan pemasangan regulator tegangan pada power supply adalah untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan masukan pada power supply. Fungsi lain dari regulator tegangan adalah untuk perlindungan dari terjadinya hubung singkat pada beban. IC LM7805 mampu mengeluarkan tegangan +5V dengan memberikan kapasitor pada masing-masing kakinya.

Gambar pemasangan rangkaian dengan livewire

Pada rangkaian ini menggunakan tegangan transformator 9V dan arus sebesar 1 A sehingga IC LM7805 dapat berfungsi sebagai penstabil tegangan  dan sebagai penurun tegangan menjadi 5 V. dan juga digunakan 4 dioda IN4001 sebagai penyearah gelombang penuh.

Data sheet IC LM 7805 

Bentuk fisik IC LM7805

Pin function:

No	Function	Name
1	Input voltage (5V-18V)	Input
2	Ground (0V)	Ground
3	Regulated output; 5V (4.8V-5.2V)	Output

ANALISI RANGKAIAN

Regulator tegangan yang digunakan pada rangkaian ini adalah IC LM7805 untuk menstabilkan tegangan keluaran apabila terjadi perubahan tegangan dan untuk perlindunagan terjadinya hubung singkat pada beban. Pada rangkaian ini menggunakan system diode jembatan yang berfungsi sebagai penyearah gelombang penuh, pada keluaran diode jembatan ini menghasilkan sinyal positif seperti pada gambar dibawah ini :

  Pada saat terminal A positif dan terminal B negatif , dioda-dioda D₂ dan D₃ berada dalam kondisi menghantar seadangkan  D₄ dan D₁ tidak menghantar. Pada saat terminal A negatif  dan B positip , dioda yang menghantar adalah D₄ dan D₁, sedang D₂ dan D₃ tidak menghantar. Dengan demikian setiap setengah perioda tegangan bolak balik ada dua dioda yang menghantar (conduct) secara bersamaan dan dua buah dioda lainnya tidak menghantar sehingga menghasilkan bentuk gelombang penuh. Tegangan rata-rata (U_dc) sama dengan sistem penyearah dengan menggunakan trafo CT. Bentuk gelombang keluaran (output)

 

 Dari gambar diatas dapat diamati bahwa keluaran dari rangkaian diode jembatan sudah menghasilkan rangkaian gelombang penuh. Rankaian  penyearah gelombang penuh kemudian dilanjutkan dengan filter kapasitor C yang dipasang setelah diode bridge. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata atau terjadinya pengosongan dan pengisian terhadap kapasitor yang disebut tegangan rippel seperti gambar dibawah ini.

 

 

Tegangan yang keluar akan berbentuk gigi gergaji dengan tegangan ripple yang besarnya adalah :

Vr  = V_M – V_L

          = 11.4 – 9.6

        = 1.8 Vpp

Jika arus beban I semakin besar, maka tegangan ripple akan semakin besar. Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar, tegangan ripple akan semakin kecil. Untuk penyederhanaan biasanya dianggap T = Tp, yaitu periode satu       gelombang sinus dari jala-jala listrik yang frekuensinya 50Hz, maka T = Tp = 1/f = 1/50 = 0.02 det. Ini berlaku untuk penyearah setengah gelombang. Untuk penyearah gelombang penuh, tentu saja frekuensi gelombangnya dua kali lipat, sehingga T = 1/2 Tp = 0.01 det. Untuk mencari kapasitor yang diperlukan sehingga rangkaian ini memiliki tegangan ripple 1.8 Vpp. Maka rumusnya.

Vr  = I. T/C

C   = I . T/Vr

      = (1 A . 0.01)/1.8

      = 5500 uF

Maka dari itu pada power supply ini dibutuhkan kapasitor C1 = 100 nf, C2= 220 uf , C3 = 100 nf , C4 = 220 uF. Sehingga mencapai 5500 uF.

Power supply ini juga menggunakan IC LM 7805 yang berfungsi sebagai regulator. Regulator tegangan dengan menggunakan komponen utama IC (integrated circuit) mempunyai keuntungan karena lebih kompak (praktis) dan umumnya menghasilkan penyetabilan tegangan yang lebih baik.  Fungsi-fungsi seperti pengontrol, sampling, komparator, referensi, dan proteksi yang tadinya dikerjakan oleh komponen diskrit, sekarang semuanya dirangkai dan dikemas dalam IC.  Regulator yang menggunakan IC LM 7805 selalu menghasilkan keluaran yang bernilai positif. Perhatikan  gambar berikut.

Pada saat rangkaian dihubungkan ke IC LM7805, tegangan yang keluar menjadi lebih stabil dan berada pada tegangan positif. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini.

Walaupun sudah mendapatkan tegangan yang stabil, masih dibutuhkan beberapa komponen tambahan berupa filter atau penyaring sebelum hasil output dikeluarkan. Sehingga mencapai 5500 Uf, seperti gambar berikut.

             Dengan bentuk gelombang sebagai berikut.

Sehingga tegangan yang dikeluarkan pada rangakian menggunakan IC LM9805 ini adalah tegangan yang stabil dan selalu bernilai positif. Dengan menggunakan filter yang nilai dari filter tersebut mendekati 5500 uF.