36 Berdasarkan kejadian yang diperlihatkan kurva diagram dari Gambar 2.4b
dan 2.4c, maka pendimensian perubahan kebutuhan arus beban I
L
dapat diketahui, yaitu dengan cara menarik garis beban R
L
memotong titik kerja A
2
dibawah arus I
zmin
. Dengan demikian dari Gambar 2.4c, berlaku persamaan:
V
z
= V
a
= V – R
V
.I = V – R
V
. I
Z
+ I
L
Untuk itu bila tegangan masukan V dan tegangan diode zener
dipertahankan konstan, maka dengan demikian arus masukan I = I
L
+ I
Z
harus konstan juga. Dari ini prinsip rangkaian penstabil harus memperhatikan, apakah pada saat tahanan R
2
dan diode zener D
Z
rangkaian terhubung secara seri dengan tahanan depan Rv dan bersifat sebagai sumber arus konstan yang ditentukan dari arus masukan I.
Seperti yang diperlihatkan pada kurva Gambar 2.4d, bila ada kenaikan tegangan keluaran sebesar
V
Z
, maka dengan demikian jelas tegangan masukan akan berubah mengecil sebesar
V
0,
dan agar supaya rangkaian dapat mempertahanakan tegangan keluaran konstan, maka
kurva karakteristik diode zener harus berubah seperti apa yang diperlihatkan pada Gambar 4c dan 4d, dengan demikian perubahan
tegangan keluaran V
Z
dapat dipertahankan kostan perubahan V
Z
relatif kecil. Dari kurva diagram diode zener dapat ditentukan perubahan besarnya
tahanan dinamis
Z Z
z
Δ ΔV
r I
, dengan demikian faktor kestabilan absolut dapat ditentukan:
V = I
Z
. R
v
+ V
Z
1 R
. ΔV
Δ ΔV
ΔV
v Z
Z Z
I
1 r
R S
z v
a
Prinsip penstabilan akan sangat baik, apabila faktor perbadingan tahanan depan R
v
dan tahanan dinamis r
z
dibuat sebesar mungkin.
Z v
r R
1 dan dengan bantuan teganganarus DC prinsip penstabilan untuk
menentukan tahanan dinamis r
z
dapat ditentukan.
37
b. Diode Zener Dengan Beban RL
Perubahan beban R
L
, maka akan menyebabkan arus masukan I sebagian mengalir menuju ke beban R
L
sebesar I
L
, sehingga menyebabkan arus yang mengalir ke diode I
z
menjadi berkurang I
Z
= I
L
, dengan demikian menyebabkan tahanan dinamis r
z
menjadi naik dan pada akhirnya besarnya tahanan paralel antara diode zener r
z
dan beban R
L
tetap terjaga dalam kondisi tetap konstan, sehingga tegangan keluaran tetap
berada dan dapat dipertahankan konstan. Hal yang paling penting dimana perubahan beban R
L
harus memperhatikan batas daerah kerja diode zener yang diijinkan. Daerah
kerja diode zener dalam pendimensiannya adalah harus berada dalam rentang antara arus I
zmin
dan arus I
zmak
, dan arus masukan I = I
z
+ I
L
akan terpenuhi sebagai sumber arus konstan. Sehingga pada keluaran dapat dianalogikan seperti sebuah sumber tegangan konstan
denganyang mempunyai tahanan dalam adalah sebesar:
z z
z L
a i
r Δ
ΔV Δ
ΔV r
I
I Besar kecilnya tahanan masukan dinamis dari diode zener r
z
sangat tergantung dari tipe dan arus zener I
Z
dioda. Diperkirakan dalam buku data datasheet bahwa besarnya tahanan dalam dinamis berkisar antara
1 sampai 150.
c. Diode Zener Tanpa beban R
L
Didalam pendimensian selain harus memperhatikan batas arus diode zener minimum I
zmin
, juga harus memperhatikan batas arus diode zener maksimum. Hal ini bertujuan untuk menjaga agar diode zener tidak
mengalami kerusakan, karena pada kondisi tanpa beban R
L
arus yang mengalir lewat diode zener adalah arus zener maksimum I
zmak
.
v Z
zmak
R V
- V
I
I Untuk menentukan rugidisipasi daya diode zener P
Zmak
pada saat tanpa beban R
L
adalah:
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
