Rangkaian sederhana power supply 12 V

Berikut artikel tentang rangkaian power supply beserta komponen penyusunnya. artikel ini saya ambil dari salah satu blog karya anak bangsa,, saya lupa ap nama blog nya,,,,

Rangkaian Power supply

1. Transformator
Transformator atau trafo adalah suatu alat pengubah arus atau tegangan yang terdiri dari dua buah lilitan atau lebih, yang dikopel secara induktif. Komponen ini hanya dapat bekerja pada tegangan AC, jika tegangan AC ini diberikan pada lilitannya (lilitan primer) maka akan timbul tegangan induksi pada lilitan yang lain (lilitan sekunder). B
esarnya tegangan AC yang dihasilkan oleh lilitan tersebut tergantung dari perbandingan lilitan pada bagian primer dan sekunder, sehingga besarnya tegangan yang dapat dioutputkan dapat dirumuskan menjadi :
V1:V2 = N1:N2
Keterangan:
V1 = Tegangan pada lilitan primer
V2 = Tegangan pada lilitan sekunder
N1 = Lilitan primer
N2 = Lilitan sekunder
Pada trafo ideal artinya kerugian daya pada trafo diabaikan maka besarnya daya yang masuk pada primernya sama dengan daya keluaran pada sekunder, maka :
V1.I1 = V2.I2
V1 : V2 = I2 : I1
Sehingga dari kedua persamaan diatas dapat diperoleh:
V1 : V2 = N1 : N2 = I2 : I1

Gambar 2.2 Transformator

Faktor daya suatu trafo merupakan perbandingan dari daya input dengan output volt ampernya. Perbandingan daya output dengan daya input disebut efisiensi trafo. Seperti halnya inductor efisiensi timbul karena adanya daya yang didisipasikan menjadi panas akibat kerugian yang ditimbulkan oleh adanya resistansi seri lilitan dan kerugian dalam inti.

Transistor

2.4. Transistor
Disamping sebagai penguat transistor juga sering digunakan sebagai saklar untuk mengontrol beban dengan arus kecil, medium, atau arus besar dalam aplikasi-aplikasi industri. Gambar 2.5 menunjukkan rangkaian transistor sebagai saklar.



Gambar 2.5 Transistor sebagai saklar

Pada gambar 2.5 transistor tidak dibias (pada keadaan normal OFF). Hal ini berarti bahwa titik kerja (question point) transistor adalah pada daerah cut off. Jika Vin sudah cukup besar (0.6V untuk silikon, 0.3 untuk germanium), maka transistor akan saturasi, tegangan pada kaki kolektor emitor menjadi sekitar 0.2 V. Pada keadaan ini transistor seperti sebuah saklar yang sedang tertutup.
Penggunaaan suatu transisitor dalam suatau rangkaian dapat berfungsi sebagai penguat, pembagi tegangan maupun pembalik fasa dan sebagai driver. Transistor sebagai driver berfungsi menggerakkan komponen lain yang akan mengaktifkan pensaklaran, seperti mengaktifkan relay. Untuk mengaktifkan komponen tersebut ada beberapa hal yang harus dipertimbangkan yaitu :
- Jenis transistor ( Silikon atau germanium ) dan nilai hfe dari
transistor yang digunakan.
- Karateristik relay yang digunakan ( catu relay dan nilai tahanannya).
- Besar tegangan input driver.
Sebuah transistor digunakan sebagai driver dapat dilihat pada gambar 2.6 dimana terdapat sebuah dioda dipasang secara pararel dengan relay yang berguna untuk menghubung singkatkan tegangan induksi yang timbul saat relay off

Gambar 2.6 Transistor digunakan sebagai driver
Dengan menggunakan rumus-rumus berikut dapat ditentukan beberapa nilai yang perlu diperhitungkan pada pembentukan driver tersebut.
Imax =
Imax =
Rb =

Dimana : Ir ( Arus Relay ) = Ic
Rr ( Tahanan Relay ) = Rc


2.10. Regulator 78XX

Sebagian besar piranti elektronika membutuhkan tegangan DC untuk bekerja. Pada piranti elektronika catu daya merupakan sesuatu yang sangat penting dan catu daya yang stabil sangat dibutuhkan untuk mendapatkan hasil kerja yang baik.
Salah satu regulator yang sangat sederhana dan cukup populer adalah IC type 78XX. IC ini tersedia untuk beberapa tegangan keluaran dari 5 Volt sampai 24 Volt dengan arus keluaran yang bervariasi dari 100mA sampai 1A. Untuk karakteristik IC 78XX akan diperlihatkan pada tabel di bawah ini.
Tabel 2.5 Karakteristik dari IC 78XX.


2.12. Solenoida
Solenoida adalah suatu peralatan listrik yang merubah sinyal listrik menjadi energi mekanik. Solenoida banyak digunakan dalam pengontrolan proses-proses di industri yang on/off. Penerapan tersebut antara lain meliputi aliran secara hidrolik maupun pneumantik, serta penutupan dan pembukaan bermacam-macam tipe akuator/penggerak. Solenoida terdiri atas sebuah kumparan/lilitan yang dililit pada sebuah inti yang terbuat dari besi lunak. Kumparan/lilitan ada yang dirancang untuk tegangan AC dan DC.
Solenoida dapat juga digunakan untuk menggerakkan mekanisme sebuah kunci pintu. Tipe solenoida terbagi atas tipe dorong (push type), tipe tarik (pull type) serta tipe dorong-tarik (push-pull type).


2.13. IC 74154

IC 74154 merupakan salah satu keluarga TTL yang dimana fungsi dari IC ini adalah sebagai dekoder/demultiplexter 4-16 saluran. Tiap decoder 4-saluran-ke 16-saluran monolit ini menerapkan rangkaian TTL untuk mengupas sandi empat jalan masuk tersandi biner menjadi salah satu 16 jalan keluar, bila kedua jalan masuk gasing (strobe input) G1 dan G2 adalah rendah. Fungsi pendemultipleksteran dilakukan dengan menggunakan empat saluran jalan masuk untuk menyapa saluran keluaran, meluluskan data dari salah satu jalan masuk gasing, sementara jalan masuk gasing yang lain rendah. Jika tidak ada di antara jalan masuk gasing itu yang tinggi, maka semua keluaran adalah tinggi. Denultiplekster ini cocok sekali untuk melaksanakan decoder ingatan penampilan-tinggi (high-performance).




2.6 Optocoupler

Optocoupler atau opto isulator adalah suatu komponen yang terdiri dari pemancar cahaya yang dihubungkan secara optic dengan photo detector melalui media yang terisolasi. Pemancar cahaya dapat berupa LED. Media isolasi dapat berupa gelas, plastic, atau fiber. Sedangkan photo detector dapat berupa photo konduktor, photo dioda, photo transistor, photo FET, photo TRIAC, photo SCR atau rangkaian photo dioda/amplifier. Pengaturan pemancaran cahaya dan photo detector memungkinkan perpindahan informasi dari suatu rangkaian yang mengandung photo detector.
Karena informasi yang dilewatkan secara optic melintasi celah isolasi maka perpindahan sinyal (informasi) tidak mempengaruhi rangkaian input. Hal ini penting karena pemancar cahaya mungkin dikendalikan oleh rangkaian bertegangan rendah yang menggunakan mikroprocessor atau gate logika, sedangkan output photo detector dapat berupa bagian dari tegangan tinggi DC, atau bahkan rangkaian beban AC. Isolasi optic mencegah interaksi ataupun kerusakan terhadap rangkaian input yang disebabkan oleh perbedaan yang relatif tinggi terhadap rangkaian output.
Kemasan optocoupler yang paling umum berbentuk 6 pin DIP atau kemasan dual in line. Pada konfigurasi ini pin 1 dan 2 dihubungkan ke pemancar cahaya sedangkan pin 4, 5 dan 6 dihubungkan ke photo detector seperti pada gambar dibawah.


Optocoupler dirancang untuk menggantikan kedudukan Solid state. Secara fungsional optocoupler sama dengan pasangan relay mekanis karena menawarkan suatu isolasi tingkat tinggi diantara terminal input dan outputnya.
Isolasi merupakan parameter yang sangat penting dari sebuah optocoupler. Ada 3 parameter yang sangat penting dari sebuah otocoupler yaitu:
- Resitansi isolasi
- Kapasitansi isolasi
- Tegangan isolasi
Resitansi isolasi adalah resistansi DC dari input ke output optocoupler, biasanya resistansi ini bernilai 100 MΩ dan nilai bias lebih tinggi dari pada resistansi PCB dimana optocoupler tersebut diletakkan.
Kapasitansi isolasi adalah kapasitansi parasitic dari input ke output melalui media isolasi. Umumnya memiliki jangkauan antara 0.3 sampai 2.5 pF. Tegangan isolasi adalah tegangan dielektrik yang masih mampu dipertahankanya. Umumnya nilai tegangan sekitar 1500 Volt, untuk jenis-jenis khusus tersedia tegangan isolasi sampai 5000 Volt.

2.7. Phototransistor

Phototransistor adalah komponen semikonduktor yang sangat peka terhadap cahaya. Phototransistoor biasanya disambung dalam konfigurasi common emiter dengan bias terbuka dan radiasi cahaya terpusat disekitar juntion basis-colector, karena phototransistor dibias dalam konfigurasi bias emiter maka kolektor dari phototransistor akan dibias revers dan emitor dibias forward.


2.21. Transistor dengan pembiasan tegangan pada basis

Apabila tidak terdapat penyinaran (cahaya), maka electron-elctron yang menyaberang dari basis ke kolektor maupun lubang-lubang yang menyaberang dari kolektor ke basis membentuk arus jenuh balik kolektor Icbo. Arus kolektor diberikan persamaan:
Ic = (1+β ) Icbo+Ib
Maka dengan Ic=0 menjadi:
Ic = (β+1) Icbo
Apabila cahaya diberikan, arus jenuh akan diberikan juga, dan bila komponen dari arus balik jenuh disebabkan oleh cahaya yang dinyatakan Il, maka arus kolektor total dalah:
Ic = (β+1)(Icbo+Il)
Dapat dikatakan bahwa arus yang disebabkan dari radiasi diperbanyak suatu faktor yang besar (β+1), disebabkan kerja transistor. Simbol dari pada phototransistor dapat dilihat pada gambar 2.22

2.8. Relay

Relay adalah suatu piranti switching magnetik yang digunakan untuk menghubungkan atau memutuskan satu pensaklaran atau lebih. Relay bekerja bila mendapatkan daya dari suatu rangkaian yang menyebabkan suatu rangkaian dapat mengubah posisi kutubnya dari normally open menjadi normally close ataupun sebaliknya. Dibandingkan pelaksanaan elektronik lain seperti transistor relay ini memang cukup lambat tetapi keuntungan relay ini mampu mengoperasikan lebih dari satu kontak sekaligus.
Ada dua jenis relay:
1. Relay yang bekerja dengan arus bolak-balik
2. Relay yang bekerja dengan arus searah
Relay arus bolak balik tidak dapat digunakan dalam perangkat elektronik, maka disini dapat dipakai adalah relay yang berkerja dengan arus searah.


2.9. Transistor Sebagai Saklar

Banyak kegunaan dari transistor, salah satunya adalah sebagai saklar. Jika transistor digunakan sebagai saklar maka dalam hal ini transistor tersebut dioperasikan dalam daerah jenuhnya (saturation) dan daerah yang menyumbat (cut-off). Pada saat transistor dalam keadaan jenuh maka resistansi antara kolektor dan emiter akan sangat kecil, maka transistor ini akan ber fungsi sebagai saklar yang tertup (ON) sedangkan apabila transistor dalam keadaan cut-off , maka resistansi antara kolektor dan emiter akan sangat besar, maka transistor akan berfungsi sebagai saklar yang terbuka(OFF). Lebih lanjut dapat kita lihat seperti gambar berikut ini:
Pada saat transistor ON:
- Arus Ic=maximum
- Tegangan Vce=0
- Tegangan pada Rc=Tegangan sumber
Paa saat OFF:
- Arus Ic=0
- Tegangan Vce=Tegangan sumber
- Tegangan pada Rc=0
Pada saat basis transistor mengalir arus, transistor dalam keadaan on, maka:
IB = Vi . VBE/RB
IC = VCE/RC


2.10. Operation Amplifier (Op – Amp)
Istilah Op – Amp semula di gunakan untuk melukiskan sederetan penguat DC berkemampuan tinggi yang di gunakan sebagai komponen dasar untuk komputer analog. Pada masa sekarang Op – Amp rangkaian terpadu (IC) merupakan penguat DC berkemampuan tinggi yang menggunakan rangkaian umpan balik luar untuk mengontrol responsnya. Pada gambar berikut di perlihatkan simbol skematik Op – Amp.



Simbol di atas mempunyai dua input, input membalik (inverting) dan input tak membalik (non inverting). Keduanya mempunyai satu output. Pada umumnya Op – Amp di beri dayaoleh catu daya berpolaritas kembar, biasanya dalam daerah ± 5 hingga ± 15 volt.
Op – Amp tanpa umpan balik luar di kenal sebagai mode gelung terbuka. Dalam mode ini kita dapat menentukan atau memperoleh karakteristik Op – Amp ideal. Secara ideal Op – Amp mempunyai khusus seperti :
• Impedansi input tak hingga
• Impedansi output nol
• Penguatan tegangan tak terhingga
• Lebar pita (bandwith) tak terhingga
• Tegangan ouput nol bila kedua inputnya sama

Pada prakteknya penguatan Op – Amp, parameter ideal tidak akan di jumpai dan secara umum parameter Op – amp di upayakan mendekati paramter idealnya, yaitu :
• Resistansi input antara 100 KΩ s/d 10 MΩ.
• Resistansi ouput antara 104 s/d 2.105
• Lebar pita antara 10 KHz s/d 1 MHz
• Arus offset input antara 20 µA
• Tegangan offset input sekitar 1 mV

Pada gambar simbol Op – Amp diatas tampak V1 merupakan terminal input inverting. Tegangan DC ataupun Ac yang di berikan ke padanya akan di geser fasanya 1800 pada keluarannya. V2 merupakan terminal input non inverting. Tegangan DC ataupun AC yang di berikan padanya akan sefasa dengan outputnya.



2.11. Timer Ic 555

Rangkaian pewaktu yang paling sering digunakan adalah Ic C 555. IC ini mudah digunakan dalam berbagai aplikasi. Ic 555 beroperasi dengan tegangan suplay sebesar 5volt-15volt, Sehingga IC ini dapat dihubungkan dengan IC TTL dan rangkaian-rangkaian op-amp.





Multivibrator adalah suatu rangkaian dengan dua buah piranti aktif yang dirancang sedemikian sehingga salah satu piranti bersifat menghantar pada saat piranti yang lain terpancung. IC NE 555 dapat berfungsi sebagai multivibrator astabil dan multivibrator monostabil.


2.12. Schmit Trigger

Apabila suatu sinyal digital dikirim kemudian diterima oleh pihak yang lain, maka sinyal tersebut akan mengalami gangguan baik itu oleh derau, noise, attenuasi (pelemahan maupun factor lain).
Agar sinyal yang dikirim dapat diterima dengan baik, maka digunakan komponen Schmitt Trigger yang menanggapi bentuk gelombang yang mengalami transisi yang cepat pada keluarannya. Dengan adanya komponen ini, maka jika diberikan input sinyal sinus, segitiga maupun bentuk gelombang segi empat dengan sisi turun sangat tajam (hamper pertikal), dan lepas dari bentuk gelombang lainnya. Dua kondisi (tinggi dan rendah) yang sangat cepat dibutuhkan karena rangkaian digital bekerja dengan masukan salah satu dari dua kondisi tersebut.
Komponen Schmitt Trigger ini telah dikemas dalam bentuk IC, baik itu IC TTL maupun IC CMOS yaitu IC 7414 yang merupakan heksa inverter Schmitt trigger, yang berarti dalam satu kemasan terdapat enam buah inverter Schmitt trigger, sesuai dengan standart IC TTl yang dapat dilihat pada lembar data dimana jika Vdd= 5 Volt, maka Vp=2,70 ; Vn=2,44 dan Vh=0,26



Gambar. 2.28. Symbol inverter Schmitt trigger dan sinyal outputnya

Saat gelombang melampaui 4,43 V maka oleh karena adanya inverse, keluaran akan bepindah dari tinggi ke rendah dan keadaan ini akan dipertahankan l input turun di bawah 4,05 V. ganbar diatas memperlihatkan symbol inverter Schmitt trigger dan bentuk sinyal input dan outputnya. 

Rangkaian sederhana power supply 12 V

Gambar rangkaian di atas dapat anda aplikasikan untuk membuat adaptor atau power suplly dengan tegangan keluaran (V output 12V DC). Power supply di atas hanya dilindungi oleh capasitor sebagai pengaman apabila power supply ini dihubungkan dengan beban pada rangkaian. Maka dari itu saya sarankan memakai capasitor dengan minimal spesifikasi 35V. Untuk daya pengaman power supply yang lebih kita bisa menggunakkan transistor TIP, tapi saya belum membahasnya. Untuk dioda bridge dapat anda susun dari 4 dioda kemudian anda solder menjadi satu bridge rectifier atau anda dapat membeli jadi bridge rectifier yang berbentuk sisir (menyamping) atau kotak. Paling tidak dioda bridge saya sarankan memakai 1 Ampere, dalam rangkaian adaptor, semakin besar ampere diodanya semakin bagus jalannya arus di dalam rangkaian. Dioda bagaikan jalan tol, dan arus sebagai mobil yang melewatinya. Semakin besar dan lebar jalan tol yang ada, semakin cepat arus berjalan dan melalui rangkaian.

Untuk rangkaian power supply 5 V, anda dapat mengganti volt regulator di atas dengan tipe 7805 dan 7905. Aplikasi ini berlaku sama pada rangkaian ini. Untuk variasi rangkaian seperti fuse ataupun switch on/off dapat anda coba sendiri.

+ Transformator 18 V – CT minimal 1 A
+ Capasitor minimal 35 V