LAPORAN TUGAS AKHIR POWER SUPPLY
Disusun untuk Memenuhi Matakuliah Elektronika Dibimbing oleh Bapak I Made Wirawan, S.T., S.S.T, M.T.
Asisten Praktikum: Muhammad Arif Syarifudin
Muhammad Bagus Arifin
Oleh :
Dwitha Fajri Ramadhani 160533611410 Imtiyaz Zuhan Ahmad 160533611456 Krismon Nuvi Febriyanti 160533611454 Lala Falina Tumelisya 160533611429 Mega Laras Ningrum 160533611432
UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
TUGAS AKHIR POWER SUPPLY 1.1 Tujuan
1. Mahasiswa dapat memahami karakteristik komponen pada Power Supply. 2. Mahasiswa dapat memahami prinsip kerja Power Supply.
3. Mahasiswa dapat merakit rangkaian Power Supply.
1.2 Pendahuluan
Teknologi membuat segala sesuatu menjadi lebih mudah. Manusia selalu berusaha utuk menciptakan sesuatu inovasi yang baru untuk dapat mempermudah aktivitasnya, hal ini lah yang mendorong perkembangan teknologi yang telah banyak menghasilkan alat sebagai piranti untuk mempermudah kegiatan manusia dalam suatu fungsi tertentu. Begitu juga dalam membuat rangkaian Power Supply.
Catu daya atau power supply merupakan suatu rangkaian elektronik yang mengubah arus listrik bolak-balik menjadi arus listrik searah. Catu daya menjadi bagian yang penting dalam elektonika yang berfungsi sebagai sumber tenaga listrik misalnya pada baterai atau accu. Catu daya (Power Supply) juga dapat digunakan sebagai perangkat yang memasok listrik energi untuk satu atau lebih beban listrik.
Untuk memahami pengertian catu-daya atau power supply sebaiknya kita lebih mengarah pada sumber daya dc yang dapat menjalankan peralatan elektronika secara langsung, meskipun mungkin diperlukan beberapa cara untuk meregulasi dan menjaga suatu ggl agar tetap meskipun beban berubah-ubah. Energi yang paling mudah tersedia, yaitu arus bolak-balik, harus diubah (disearahkan) menjadi dc berpulsa (pulsating dc), yang selanjutnya harus diratakan (disaring) menjadi tegangan yang tidak berubah-ubah. Tegangan (arus) dc juga memerlukan regulasi tegangan agar dapat menjalankan rangkaian elektronika dengan sebaik-baiknya.
1.3 Dasar Teori
Catu daya (power supply) disebut juga sebagai adaptor adalah sumber tegangan DC yang digunakan untuk memberikan tegangan atau daya kepada berbagai rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan DC agar dapat beroperasi. Rangkaian pokok dari catu daya tidak lain adalah suatu penyearah yakni suatu rangkaian yang mengubah sinyal bolak-balik (AC) menjadi sinyal searah (DC).
Catu daya linear simetris (polaritas ganda) merupakan rangkaian catu daya yang menghasilkan keluaran berupa polaritas ganda, yaitu: tegangan positif terhadap ground dan tegangan negatif terhadap ground. Rangkaian catu daya linear simetris secara umum dibangun dari komponen trafo step down CT sebagai penurun tegangan dan mempunyai bagian sekunder simetris, rangkaian dioda penyearah berupa sistem jembatan (bridge system), filter dan rangkaian regulator menggunakan IC dengan seri 7812 sebagai regulator tegangan positif dan 7912 sebagai regulator tegangan negatif.
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. Ada beberapa jenis IC yang menghasilkan tegangan keluaran tetap baik positip maupun negatip, ada pula yang menghasilkan tegangan keluaran yang dapat diatur. IC regulator tegangan tipe LM78xx (series) menghasilkan tegangan tetap positip, sedangkant ipe LM79xx (series) menghasilkan tegangan tetap negatif.
1.3.1 Transformator (Trafo)
Transformator ini berbentuk empat persegi panjang dimana di dalamnya terdapat susunan pelat baja berbentuk huruf E. Transformator terbuat dari bahan kawat tembaga (email) berukuran kecil yang melilit pelat tersebut yang membentuk lilitan primer dan lilitan sekunder. Transformator bekerja berdasarkan prinsip kerja induksi elektromagnetik. Dimana apabila terjadi suatu perubahan fluks magnet pada kumparan primer, maka akan diteruskan ke kumparan sekunder dan menghasilkan suatu gaya gerak listrik (GGL) induksi dan arus induksi. Nah,agar selalu terjadi perubahan fluks magnet, maka arus yang masuk (input) ini harus berupa arus bolak balik (AC).
Di dalam perkembangannya terdapat bermacam-macam jenis transformator atau trafo dan mempunyai berbagai fungsi, diantaranya : Trafo Adaptor, Trafo IF ( Frekuensi Menengah ), Trafo Step Up / Step Down, Trafo OT ( Out Put )
Berikut ini contoh fungsi transformator yang diaplikasikan dalam kehidupan sehari-hari :
- Trafo step up, Fungsi transformator ini digunakan untuk menaikkan tegangan AC, trafo jenis ini dipakai dalam rangkaian-rangkaian pembangkit tegangan pada perangkat elektronika seperti trafo inverter monitor LCD, trafo inverter TV, dll.
- Trafo step-down adalah kebalikannya, fungsi transformator ini untuk menurunkan tegangan AC, contoh pemakaiannya pada adaptor.
1.3.2 Dioda
Dalam elektronika, dioda adalah salah satu jenis komponen aktif yang berfungsi sebagai komponen penyearah. Dioda terbuat dari semikonduktor jenis silikon dan germanium. Dioda disusun menggunakan semikonduktor jenis p sebagai kutub positif (+) dan semikonduktor jenis n sebagai kutub negatif (-).
Karena dioda termasuk komponen aktif, arus listrik yang mengalir dari sambungan p ke sambungan n akan dilewatkan jika tegangan listrik yang dilewatkan pada dioda berbahan silikon minimal 0,7 volt dan pada dioda berbahan germanium minimal 0,3 volt.
satu arah yang dimilikinya.Dioda dibagi dalam beberapa jenis yaitu dioda penyearah, dioda zener, dan dioda foto.
Pada dioda penyearah, jika arus listrik yang lewat searah dengan arah dioda yaitu dari potensial tinggi ke potensial rendah, dan tegangan bernilai lebih besar dari tegangan minimum dioda, arus akan dilewarkan. Namun jika dioda dipasang berkebalikan dengan arah arus listrik, dioda berfungsi untuk menghambat arus listrik yang lewat.
Kapasitas dioada memiliki batas, sehingga jika tegangan disambungan n jauh lebih besar dari pada tengan di sambungan p, puluhan atau ratusan volt, kemungkinan dioda akan breakdown karena tidak mampu menahan aliran arus listrik.
Dioda penyearah antara lain digunakan untuk menyearahkan arus listrik bolak-balik pada transformator dan mencegah arus berbalik arah dalam rangkaian elektronika.
Fungsi Dioda : Penyearah (dioda bridge), Penstabil tegangan (dioda zener), Pengaman /sekering, sebagai rangkaian clipper (untuk memangkas/membuang level sinyal yang ada di atas atau di bawah level tegangan tertentu), sebagai rangkaian clamper (untuk menambahkan komponen dc kepada suatu sinyal ac), Pengganda tegangan, sebagai indikator, (LED), sebagai sensor panas (aplikasi pada rangkaian power amplifier), sebagai sensor cahaya, (dioda photo), sebagai rangkaian VCO (voltage controlled oscilator) (dioda varactor).
Dioda mengubah tegangan bolak-balik (AC) menjadi tegangan searah (DC), memiliki 2 cara : Penyearah setengah gelombang (half-wave rectifier)
Dioda menyearahkan tegangan AC yang berbentuk gelombang menjadi tegangan DC hanya siklus positif tegangan AC saja.Sedangkan pada saat siklus negatifnya dioda mengalami panjar balik (reverse bias) sehingga tegangan beban menjadi nol.
Penyearah gelombang penuh (full-wave rectifier)
Pada dioda bridge, hanya ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus yang sama.
Dioda Bridge
Adalah sebuah komponen elektronika semikonduktor yang berfungsi sebagai penyearah arus bolak-balik (AC). Disebut dioda bridge karena didalam komponen ini terdapat empat buah dioda yang dihubungkan saling bertemu satu sama lain (bridge rectifier/penyearah jembatan).
Dioda bridge merupakan penyearah arus bolak-balik satu gelombang penuh, jadi akan dihasilkan tegangan DC (searah) yang lebih baik, yang cenderung memiliki noise rendah. Saat ini, dioda bridge banyak digunakan pada perangkat-perangkat elektronika modern, karena memang memiliki kinerja yang baik.
1.3.3 Kapasitor
Kapasitor terdiri dari dua lempengan konduktor yang dijembatani oleh sebuha dielektrik yang terbuat dari bahan tertentu. Pada dasarnya kapasitor berfungsi untuk menyimpan muatan listrik pada jangka waktu tertentu. Fungsi dari kapasitor secara spesifik tergantung dari bahan dielektrik dari kapasitor itu sendiri. Misal kapasitor dielektrik berbahan kertas dan keramik banyak digunakan untuk rangkaian radio frekuensi seperti isolator, pemancar dan penerima radio, dll. Kapasitor Elco
Digunakan untuk rangkaian filter dan kopling sebuah penguat atau amplifier. Banyak dipilih sebagai rangkaian penyaring (filter) karena memiliki nilai kapasitas paling tinggi diantara jenis kapasitor lainnya. Fungsi kapasitor dan kegunaannya antara lain sebagai kopling penghubung antara rangkaian, sebagai penyaring atau filter untuk meredam tegangan ripple pada rangkaian power supply, sebagai peredam noise pada rangkaian, sebagai penghemat daya listrik PLN, sebagai pelindung saklar dari loncatan api pada saat terhubung terutama pada tegangan tinggi, dan lain-lain.
1.3.4 Resistor
terminal dua komponen elektronik yang menghasilkan tegangan pada terminal yang sebanding dengan arus listrik yang melewatinya sesuai dengan hukum Ohm, Fungsi resistor adalah sebagai pengatur dalam membatasi jumlah arus yang mengalir dalam suatu rangkaian, untuk menahan sebagian arus listirk agar sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika, untuk menurunkan tegangan sesuai dengan kebutuhan rangkaian elektronika, untuk membagi tegangan, dan untuk membangkitkan frekuensi tinggi dan frekuensi rendah dengan bantuan transistor dan kondensator.
1.3.5 Transistor
Adalah alat semikonduktor yang dipakai sebagai penguat, sebagai sirkuit pemutus dan penyambung (switching), stabilisasi tegangan, modulasi sinyal atau sebagai fungsi lainnya. Transistor dapat berfungsi semacam kran listrik, dimana berdasarkan arus inputnya (BJT) atau tegangan inputnya (FET), memungkinkan pengaliran listrik yang sangat akurat dari sirkuit sumber listriknya. Pada umumnya, transistor memiliki 3 terminal, yaitu Basis (B), Emitor (E) dan Kolektor (C). Tegangan yang di satu terminalnya misalnya Emitor dapat dipakai untuk mengatur arus dan tegangan yang lebih besar daripada arus input Basis, yaitu pada keluaran tegangan dan arus output Kolektor.
1.3.6 IC Regulator
IC (Integrated Circuit) adalah Komponen Elektronika Aktif yang terdiri dari gabungan ratusan bahkan jutaan Transistor, Resistor dan komponen lainnya yang diintegrasi menjadi sebuah Rangkaian Elektronika dalam sebuah kemasan kecil. Bentuk IC (Integrated Circuit) juga bermacam-macam, mulai dari yang berkaki 3 (tiga) hingga ratusan kaki (terminal). Fungsi IC juga beraneka ragam, mulai dari penguat, switching, pengontrol hingga media penyimpanan.
Komputer yang disebut sebagai Microprocessor terdiri dari 16 juta Transistor dan jumlah tersebut belum lagi termasuk komponen-komponen Elektronika lainnya.
1.3.7 Potensiometer
Adalah resistor tiga terminal dengan sambungan geser yang membentuk pembagi tegangan dapat disetel. Jika hanya dua terminal yang digunakan (salah satu terminal tetap dan terminal geser), potensiometer berperan sebagai resistor variabel atau Rheostat. Potensiometer biasanya digunakan untuk mengendalikan peranti elektronik seperti pengendali suara pada penguat. Potensiometer yang dioperasikan oleh suatu mekanisme dapat digunakan sebagai transduser, misalnya sebagai sensor joystick.
1.4 Pembahasan 1.4.1 Alat dan Bahan
No Alat
1. Setrika 8. Obeng
2. Solder 9. Steelwool / ampelas
3. Bor PCB 10. Baskom
4. Cutter 11. Gergaji
5. Atraktor (Penyedot Timah) 12. Timah 6. Multitester
No Bahan Jumlah
1. PCB 1 buah
2. Dioda 1N4007 4 buah
3. IC 7812 1 buah
4. IC 7912 1 buah
5. TIP 142 1 buah
6. TIP 147 1 buah
7. Resistor 3,3 KΩ 2 buah
8. Potensio B50K 2 buah
9. Kapasitor Elco 6800µf / 50 V 2 buah
10. Kapasitor Elco 10 µf / 25 V 4 buah
11. Penjepit buaya 3 buah
12. Transformator 18V 1 buah
13. Jumper Secukupnya
14. Kabel 3 Warna (sedang) Secukupnya
15. FeryClorid Secukupnya
1.4.2 Proses Pembuatan
1. Board PCB digergaji sesuai dengan ukuran rangkaian
2. Gosok PCB dengan Steelwool, NB : Menggosok dengan searah 3. Setelah PCB digosok, kemudian ambil rangkaian jalur yang telah
di print dan tempelkan pada PCB tersebut, kemudian setrika dengan cara menekan dan menggosok setrika dengan panas ukuran sedang hingga rangkaian jalur tersebut menempel sempurna.
5. Campurkan larutan feryclorid pada air hangat secukupnya, masukkan PCB dan biarkan kurang lebih 1 jam hingga lapisan tembaga diluar jalur hilang, lalu angkat PCB.
6. Biarkan PCB kering, lalu gosok PCB dengan menggunakan steelwool atau ampelas. 7. Setelah PCB digosok dengan ampelas, tempelkan print
gambar rangkaian komponen di posisi PCB yang tanpa jalur, kemudian lubangi PCB sesuai dengan jalur yang dibutuhkan dengan menggunakan bor.
8. PCB siap dirangkai dengan komponen.
9. Rangkai komponen satu per satu di PCB yang telah ditempeli gambar rangkaian dari mulai yang terkecil seperti dioda, resistor, dan lain-lain, kemudian masukkan kaki-kakinya ke lubang yang telah dibor, lalu potong kaki komponen nya sesuai
1.4.3 Prinsip Kerja
Rangkaian Power Supply ini adalah rangkaian power supply dengan tegangan output yang dapat diatur dengan maksimal tegangan output adalah 12 VDC. Tegangan 220 VAC dari jala-jala listrik PLN akan masuk terlebih dahulu ke dalam trafo step down. Fungsi trafo tersebut akan menurunkan tegangan dari 220 VAC menjadi 15 VAC. Kemudian tegangan 15 VAC
tersebut akan masuk ke dalam rangkain dioda bridge. Susunan diode bridge pada rangkaian power supply ini menggunakan konfigurasi 4 dioda 1N4007 yang disusun dengan konfigurasi dioda bridge. Fungsi dioda bridge disini adalah sebagai penyearah gelombang penuh. Sehingga akan diperoleh output berupa tegangan DC 18 V. Setelah diarahkan, tegangan tersebut kemudian masuk ke dalam kapasitor elektrolit (Elco) dengan kapasitor 6800 µf 50V, yang berfungsi
filtrasi akan menuju ke resistor yang digunakan untuk menghambat tegangan atau membagi tegangan agar menghasilkan tegangan yang lebih kecil, kemudian tegangan tersebut masuk ke transistor. Dalam rangkaian tersebut terdapat dua jenis transistor, yaitu transistor PNP dengan tipe TIP 147 yang bekerja pada area tegangan positif, dan transistor NPN dengan TIP 142 yang bekerja pada area tegangan negatif. Kedua transistor tersebut mempunyai fungsi yang sama yaitu sebagai penguat arus. Setelah dikuatkan lalu tegangan masuk ke IC Regulator 12 Volt, dengan IC 7812 untuk 12 Volt Positif dan IC 7912 untuk 12 Volt Negatif, setelah itu tegangan 12 volt tersebut masuk ke potensio yang berfungsi untuk mengatur level tegangan output positif yang dapat dilakukan dengan mengatur potentiometer di bagian tegangan positif 7812, sedangkan untuk mengatur level tegangan output negatif dapat dilakukan dengan mengatur potentiometer pada bagian negatif 7912. Setelah tegangan masuk ke potensio di filtrasi dengan kapasitor elco 10 µf 25V agar menghasilkan tegangan output DC yang lebih murni dan halus.
1.4.4 Kelebihan dan Kekurangan 1.4.4.1 Kelebihan :
1. Biaya pembuatan lebih murah 2. Waktu pengerjaan lebih singkat
3. Kemungkinan terjadi kesalahan sangat kecil
4. Rangkaian sederhana dengan sedikit komponen, sehingga ukuran lebih kecil dan simpel
5. Power supply yang ini dapat mengatur tegangan output sesuai keinginan dengan memutar knop potensiometer
6. Tegangan output yang dihasilkan ganda yaitu pada +Vcc-ground dan –Vcc-ground memiliki nilai yang sama
7. Tegangan Vmax 12V +, 12V –
1.4.4.2 Kekurangan :
1.5 Kesimpulan
Power supply mampu memberikan output ganda dengan tegangan output simetris saling berkebalikan terhadap ground (positif, negatif dan ground) dimana level tegangan pada terminal positif dan negatif terhadap titik referensi (ground) sama tetapi berkebalikan 180°.
Power supply simetris ini sering dibutuhkan pada perangkat elektronika seperti power amplifier, komputer dan lainnya. bagian utama rangkaian dasar power supply simetris dapat dibangun menggunakan transformator CT dan dioda yang disusun jembatan (bridge). Tegangan output pada Power supply simetris dapat di atur (adjustment). Prinsip kerja rangkaian Power supply simetris adalah menurunkan tegangan AC 220 volt menjadi 15volt DC, mengubah tegangan bolak-balik/AC menjadi tegangan searah/DC dan dan menjadikan output yang dihasilkan yaitu pada +Vcc-ground dan –Vcc-ground memiliki nilai yang sama.
1.6 Daftar Pustaka
Kho, Dickson, 2014. Pengertian Trafo dan Prinsip Kerjanya, http://teknikelektronika.com/ pengertian-transformator-prinsip-kerja-trafo/, diakses pada tanggal 2 Desember, pukul 16:00 WIB.
Wikipedia, Diode, https://id.wikipedia.org/wiki/Diode, diakses pada tanggal 2 Desember, pukul 17:50 WIB.
Angga, Rida, 2014. Fungsi Kapasitor Pada Rangkaian Elektronika, http://skemaku.com/fungsi-kapasitor-pada-rangkaian-elektronika/, diakses pada tanggal 2 Desember, pukul 18:56 WIB. Rangkaian Elektronika, 2012. Pengertian dan fungsi resistor, http://rangkaianelektronika.info
/pengertian-dan-fungsi-resistor/, diakses pada tanggal 2 Desember, pukul 19:00 WIB.
Wikipedia, Transistor, https://id.wikipedia.org/wiki/Transistor, diakses pada tanggal 2 Desember, pukul 20:00 WIB.
Kho, Dickson, 2014. Jenis-jenis IC Voltage Regulator, http://teknikelektronika.com/jenis-ic-voltage-regulator-pengatur-tegangan/, diakses pada tanggal 2 Desember, pukul 20:20 WIB. Wikipedia, Potensiometer, https://id.wikipedia.org/wiki/Potensiometer, diakses pada tanggal 2
