38
v Z
Z k
Zma Z
Zmak
R V
- V
V V
P
I
d. Dimensi Rangkaian Penstabil Tegangan Dioda Zener
Perubahan tegangan masukan V harus selalu berada dalam kondisi
lebih besar daripada tegangan keluaran diode zener V
Z
. Hal ini ditetapkan bertujuan untuk memperbaiki tingkat kestabilan. Dianjurkan rentang
pemilihan tegangan masukan V = 2
sampai 4 x V
Z
dan pilihan yang baik disarankan sebesar
V = 2 x V
Z
Untuk menentukan arus diode I
zmin
harus diketahui dahulu harga arus diode maksimum I
zmak
yang dapat diperoleh dari buku data. Pemilihan I
zmak
yang baik disarankan I
zmin
= 0,1·I
zmak
. Yang terakhir adalah penentuan tahanan depan R
V
; tahanan depan R
V
harus dipilih dan ditentukan dengan benar. Hal ini bertujuan untuk menentukan daerah titik kerja yang benar akibat berubahnya beban
keluaran R
L
, arus diode zener I
zmin
dan I
zmak
dan perubahan tegangan masukan V
, dan yang tidak kalah pentingnya adalah dapat membatasi arus zener maksimum I
zmak
.
Setelah harga tahanan depan R
vmin
dan R
vmak
sudah ditentukan melalui perhitungan, maka besarnya tahanan depan R
v
dapat dicari harga rata ratanya dan nilainya selalu R
vmak
R
vmin
. Di atas telah dijelaskan, agar supaya perubahan tegangan diode zener
V
zmin
dan V
zmak
dapat diabaikan, maka perubahan tegangan masukan V harus dibuat besar terhadapnya. Dan sekaligus tahanan depan R
V
dapat ditentukan berdasarkan persamaan berikut:
L Z
Z Z
v
V -
V V
- V
R I
I I
Dari persamaan di atas dapat ditentukan harga R
vmin
dan R
mak
.
Lmak Zmin
Z min
vmak
V -
V R
I I
saat R
L
= R
L min
Lmin Z
Lmak
R V
I
39
n Lmi
k Zma
Z Omak
vmin
V -
V R
I I
saat tanpa beban R
L
I
Z
=I
Zmak
Didalam penerapannya pada rangkaian tahanan depan Rv harus dipilih antara harga R
vmin
dan R
vmak
. Bila rangkaian penstabil diaplikasikan pada beban konstan, maka dalam pendimensian dipilih saat arus diode zener I
Z
sama dengan arus beban keluaran I
L
, sehingga berlaku persamaan seperti berikut:
L Z
v
2 V
- V
R I
e. Faktor ketabilan absolut S
a
;
26 4
Ω 100
Ω 1
r R
1 ΔV
ΔV S
z v
Z a
Dengan perubahan tegangan masukan V dijaga tidak melebihi
1Volt, maka perubahan tegangan zener
V
Z
dapat ditentukan juga:
38,5mV 26
1 Sa
ΔV ΔV
Z
Tegangan kesalahan akibat perubahan tegangan masukan . Seperti yang telah dijelaskan di atas, agar supaya perubahan tegangan
zener V
Z
kecil, maka faktor kestabilan S
a
harus dibuat sebesar mungkin. Kerugian dari rangkaian: Terbukti dari perhitungan, bahwa bila rangkaian
penstabil tegangan digunakan untuk keperluan perubahan beban R
L
yang terlalu besar, maka akan menyebabkan perubahan tegangan zener
V
Z
sebesar 94,4mV.
Analisa rangkaian penstabil tegangan dioda zener
40
Gambar 2.5. Rangkaian dioda dan penempatan titik kerja Tabel 2. 1. Analisa rangkaian penstabil tegangan dioda zener
Tentukan Rumus
Diode Zener A
Diode Zener B
Diode Zener C
RvR
vmin
Lmin Zmak
Z mak
V -
V I
I
0mA 50mA
10V -
33V
460
0mA 80mA
10V -
33V
287.5
0mA 150mA
10V -
33V
153.3
R
v
R
vmak
Lmak Zmin
Z min
V -
V I
I
80mA 5mA
10V -
27V
200
mA 80
8mA 10V
- 27V
193.2
mA 80
15mA 10V
- 27V
178.9
Fungsi rangkaian
R
vmin
R
vmak
Tidak, karena
R
vmin
R
vmak
Tidak, karena R
vmin
R
vmak
ya
Dimensi R
v
Dipilih menurut E-12
X X
150
Disipasi Daya pada
P
RV
Rv Vz
- V
2 Emak
X X
150 10
- 33V
2
3.53Watt
Dari tiga buah diode zener yang mempunyai type berbeda beda untuk tegangan yang sama, setelah ketiganya dianalisa dan direncanakan
untuk kebutuhan beban yang sama, ternyata dari tiga buah diode hanya satu yang memenuhi persyaratan untuk digunakan sebagai penstabil
41 tegangan, yaitu diode zener type BZY 7010
I
zmin
= 15mA dan I
zmak
= 150mA.
Kesalahan yang terjadi pada diode zener A dan B adalah terletak pada rentang arus zener minimum I
zmin
dan I
zmak
yang tidak mencukupi sesuai untuk kebutuhan perubahan beban I
L
dan perubahan tegangan masukan V
. Prinsip penstabilan tegangan akan berfungsi dengan baik, jika tegangan
masukan V lebih besar dari tegangan keluaran diode zener V
z
. Dimensi penstabilan tegangan dikatakan baik, jika faktor perbandingan
antara tahanan depan R
v
dan tahanan dalam diode zener r
Z
didimensikan sebesar mungkin. Disipasi daya maksimum terjadi pada saat kondisi tanpa beban R
L
:
V Z
O Z
Z Z
Dmak
R V
- V
V V
P
I
Hal yang tidak menguntungkan apabila dalam pendimensian arus diode zener menyebabkan panas yang berlebihan sehingga mengakibatkan
koefisien temperatur mempengaruhi tingkat kestabilan tegangan keluarannya.
Pada umumnya kebanyakan untuk diode zener dengan tegangan zener tertentu berlaku arus zener minimum 5mA. Dan tegangan zener yang
dapat digunakan mulai dari V
Z
2,4V sampai V
Z
47V. Penyusunan tegangan diode zener tunggal kebanyakan dinormakan dalam urutan
E-24 , ini berlaku hanya untuk diode zener dengan tegangan mulai dari
2,4V; 2,7V; 3,0V; 3,3V; 3,6V dan seterusnya. Dan didalamnya masih
disertakan informasi lain mengenai toleransi tegangan diode zener. Diode zener yang mempunyai kualitas baik berkisar antara 1 sampai 10.
Ada cara lain untuk mengartikan atau membedakanmengelompokan tegangan dan toleransi diode zener berdasarkan alphabet yang ditulis
didalamnya:
Sebagai contoh: BZX83C6V8
Kategori