3.15 Menganalisis rangkaian catu daya rendah pada rangkaian penerima televisi

Gambar 1.1 Power Supply Laboratorium

Catu Daya atau sering disebut dengan Power Supply adalah sebuah peranti yang berguna sebagai sumber listrik untuk peranti lain. Pada dasarnya Catu Daya bukanlah sebuah alat yang menghasilkan energi listrik saja, namun ada beberapa Catu Daya yang menghasilkan energi mekanik, dan energi yang lain. Daya untuk menjalankan peralatan elektronik dapat diperoleh dari berbagai sumber. Baterai dapat menghasilkan suatu ggl dc dengan reaksi kimia. Foton dari panas atau cahaya yang berasal dari matahari dapat diubah menjadi energi listrik dc oleh sel-foto (photocell). Sel bahan bakar menggabungkan gas hidrogen dan oksigen dalam suatu elektrolit untuk menghasilkan ggl dc.

Sebuah mesin bahan bakar fosil atau air terjun dapat memutar generator dc atau generator ac. Power supply atau catu daya adalah sebuah peralatan penyedia tegangan atau sumber daya untuk peralatan elektronika dengan prinsip mengubah tegangan listrik yang tersedia dari jaringan distribusi transmisi listrik ke level yang diinginkan sehingga berimplikasi pada pengubahan daya listrik.

Mengamati. !

Amatilah catu daya atau power supply yang ada di rumah kamu. Komponen apa sajakah yang ada pada power supply?

A. RANGKAIAN CATU DAYA

Catu daya atau power supply adalah suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus listrik bolak-balik (AC) menjadi arus listrik searah (DC). Hampir semua peralatan elektronik membutuhkan catu daya. Ada beberapa peralatan elektronik seperti radio dan tape yang masih membutuhkan baterai sebagai sumber arusnya. Namun untuk mempermudah agar tidak tergantung dengan baterai, maka dibuatlah alat yang dapat mengubah arus listrik dari PLN menjadi arus listrik searah, dalam aplikasinya catu daya banyak kegunaan dan manfaatnya, terutama dalam penggunaan peralatan yang membutuhkan catu daya. Contohnya radio, tape, hp, laptop, dan masih banyak peralatan elektronik lainnya yang membutuhkan yang namanya catu daya.

1. Klasifikasi Catu Daya (Power supply)

Power supply dapat diklasifikasikan menjadi 3 kelompok:

a. Power supply berdasarkan fungsi (functional)

Berdasarkan fungsinya, power supply dapat dibedakan menjadi:

1) Regulated power supply adalah power supply yang dapat menjaga kestabilan tegangan dan arus listrik meskipun terdapat perubahan atau variasi pada beban atau sumber listrik (tegangan dan arus input).

Gambar 1.2 Modul Regulated power supply

2) Unregulated Power Supply adalah Power Supply tegangan ataupun arus listriknya dapat berubah ketika beban berubah atau sumber listriknya mengalami perubahan.

Gambar 1.3 Unregulated Power supply

3) Adjustable Power Supply adalah Power Supply yang tegangan atau Arusnya dapat diatur sesuai kebutuhan dengan menggunakan Knob Mekanik.

Gambar 1.4 Adjustable Power supply

B. Power Supply Berdasarkan Bentuknya

Untuk peralatan Elektronika seperti Televisi, Monitor Komputer, Komputer Desktop maupun DVD Player, Power Supply biasanya ditempatkan di dalam atau menyatu ke dalam perangkat-perangkat tersebut sehingga kita sebagai konsumen tidak dapat melihatnya secara langsung. Jadi hanya sebuah kabel listrik yang dapat kita lihat dari luar. Power Supply ini disebut dengan Power Supply Internal (Built in).

Namun ada juga Power Supply yang berdiri sendiri (stand alone) dan berada diluar perangkat elektronika yang kita gunakan seperti Charger Handphone dan Adaptor Laptop. Ada juga Power Supply stand alone yang bentuknya besar dan dapat disetel tegangannya sesuai dengan kebutuhan kita.

Gambar 1.5 Power Supply Berdasarkan Bentuknya.

c. Power supply berdasarkan metode konversinya

Berdasarkan metode konversinya, power supply dapat dibedakan menjadi power supply linier yang mengkonversi tegangan listrik secara langsung dan input-nya dan power supply switching yang harus mengkonversi tegangan input ke pulsa AC atau DC terlebih dahulu.Selain pengklasifikasiannya, power supply juga dapat dibedakan menjadi beberapa jenis diantaranya:

1) DC power supply

DC power supply adalah pencatu daya yang menyediakan tegangan maupun arus listrik dalam bentuk DC (Direct Current) dan memiliki polaritas yang tetap yaitu positif dan negatif untuk bebannya. Terdapat 2 jenis DC supply yaitu:

a) AC to DC power supply

AC to DC power supply yaitu DC power supply power supply yang mengubah sumber tegangan listrik AC menjadi tegangan DC yang dibutuhkan oleh peralatan elektronika. AC to DC power supply pada umumnya memiliki sebuah transformator yang menurunkan tegangan, dioda sebagai penyearah dan kapasitor sebagai penyaring (filter).

b) Linear regulator

Linear regulator berfungsi untuk mengubah tegangan DC yang berfluktuasi menjadi konstan (stabil) dan biasanya menurunkan tegangan DC input.

2) AC power supply

AC power supply adalah power supply yang mengubah suatu taraf tegangan AC ke taraf tegangan lainnya. Contohnya AC power supply yang menurunkan tegangan AC 220V ke 110V untuk peralatan yang membutuhkan tegangan 110VAC. Atau sebaliknya dari tegangan AC 110V ke 220V.

Gambar 1.8 AC to DC Power Supply

3) Switch-mode power supply

Switch-mode power supply (SMPS) adalah jenis power supply yang langsung menyearahkan (rectify) dan menyaring (filter) tegangan input AC untuk mendapatkan tegangan DC. Tegangan DC tersebut kemudian di-switch ON dan OFF pada frekuensi tinggi dengan sirkuit frekuensi tinggi sehingga menghasilkan arus AC yang dapat melewati transformator frekuensi tinggi.

Gambar 1.9 Switch-mode power supply (SMPS)

4) Programmable Power Supply

Programmable Power Supply adalah jenis power supply yang pengoperasiannya dapat dikendalikan oleh Remote Control melalui antarmuka (interface) Input Analog maupun digital seperti RS232 dan GPIB.

Gambar 1.10 Programmable Power Supply

5. Uninterruptible Power Supply (UPS)

Uninterruptible Power Supply atau sering disebut dengan UPS adalah Power Supply yang memiliki 2 sumber listrik yaitu arus listrik yang langsung berasal dari tegangan input AC dan Baterai yang terdapat didalamnya. Saat listrik normal, tegangan Input akan secara simultan mengisi Baterai dan menyediakan arus listrik untuk beban (peralatan listrik). Tetapi jika terjadi kegagalan pada sumber tegangan AC seperti matinya listrik, maka Baterai akan mengambil alih untuk menyediakan Tegangan untuk peralatan listrik/elektronika yang bersangkutan.

Gambar 1.11Uninterruptible Power Supply

6 .High Voltage Power Supply

High Voltage Power Supply adalah power supply yang dapat menghasilkan Tegangan tinggi hingga ratusan bahkan ribuan volt. High Voltage Power Supply biasanya digunakan pada mesin X-ray ataupun alat-alat yang memerlukan tegangan tinggi.

Gambar 1.12 High Voltage Power Supply

Prinsip Kerja Catu Daya

Prinsip kerja catu daya (power supply) dapat dipelajari sesuai bagiannya masing-masing. Pada dasarnya perangkat elektronika mestinya dicatu oleh suplai arus searah DC (direct current) yang stabil agar dapat dengan baik. Baterai atau accu adalah sumber catu daya DC yang paling baik. Namun untuk aplikasi yang membutuhkan catu daya lebih besar, sumber dari baterai tidak cukup. Sumber catu daya yang besar adalah sumber bolak-balik AC (alternating current) dari pembangkit tenaga listrik. Untuk itu diperlukan suatu perangkat catu daya yang dapat mengubah arus AC menjadi DC. Pada tulisan kali ini disajikan prinsip rangkaian catu daya (power supply) linier mulai dari rangkaian penyearah yang paling sederhana sampai pada catu daya yang ter-regulasi.

a. Penyearah (Rectifier)

Prinsip penyearah (rectifier) yang paling sederhana ditunjukkan pada gambar dibawah berikut ini. Transformator diperlukan untuk menurunkan tegangan AC dari jala-jala listrik pada kumparan primernya menjadi tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekundernya.

Gambar 1.16 Rangkaian penyearah sederhana (Sumber: http://zonaelektro.net/prinsip-kerja-catu-daya-power-supply/)

Pada rangkaian ini, dioda berperan untuk hanya meneruskan tegangan positif ke beban RL. Ini yang disebut dengan penyearah setengah gelombang (half wave). Untuk mendapatkan penyearah gelombang penuh (full wave) diperlukan transformator dengan center tap (CT) seperti pada gambar berikut ini.

Gambar 1.17 Rangkaian penyearah gelombang penuh (Sumber: http://zonaelektro.net/prinsip-kerja-catu-daya-power-supply/)

Tegangan positif phasa yang pertama diteruskan oleh D1 sedangkan phasa yang berikutnya dilewatkan melalui D2 ke beban R1 dengan CT transformator sebagai common ground. Dengan demikian beban R1 mendapat suplai tegangan gelombang penuh seperti gambar di atas. Untuk beberapa aplikasi seperti misalnya untuk men-catu motor dc yang kecil atau lampu pijar dc, bentuk tegangan seperti ini sudah cukup memadai. Walaupun terlihat di sini tegangan ripple dari kedua rangkaian di atas masih sangat besar.

Gambar 1.18 Rangkaian penyearah setengah gelombang dengah filter C (Sumber: http://zonaelektro.net/prinsip-kerja-catu-daya-power-supply/)

Gambar di atas adalah rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor C yang paralel terhadap beban R. Ternyata dengan filter ini bentuk gelombang tegangan keluarnya bisa menjadi rata. Gambar-4 menunjukkan bentuk keluaran tegangan DC dari rangkaian penyearah setengah gelombang dengan filter kapasitor. Garis b-c kira-kira adalah garis lurus dengan kemiringan tertentu, dimana pada keadaan ini arus untuk beban R1 dicatu oleh tegangan kapasitor. Sebenarnya garis b-c bukanlah garis lurus tetapi eksponensial sesuai dengan sifat pengosongan kapasitor.

Sebenarnya masih banyak sekali Jenis-jenis Power supply contoh skematik dan aplikasinya Di dunia, seiring dengan adanya perkembangan jaman, jadi tetaplah belajar sampai ahir hayat kita.