D. TUJUAN AKHIR - 11. Modul Perbaikan Power Suply

  BAB. I PENDAHULUAN

A. DESKRIPSI

  Modul ini berjudul Memperbaiki/Reparasi Power Supply Kecil dipersiapkan untuk siswa Sekolah menengah Kejuruan Kelompok Rekayasa Teknologi Program Keahlian Audio – Vidio. Modul ini berkaitan dengan pemahaman tentang ilmu dasar sebuah adaptor baik yang halfwave maupun yang fullwave, cara menguji dan memeriksa kemudian mengamati gejala kerusakan kemudian melakukan perbaikan/ reparasi dan memodifikasi serta melakukan pemeliharaan Catu Daya Arus Searah atau DC. Setiap akhir materi disampaikan rangkuman yang memuat intisari materi yang dilanjutkan test formatif. Setiap siswa harus mengerjakan test tersebut sebagai indikator penguasaan materi. Jawaban test kemudian diklarifikasikan dengan kunci jawaban. Guna melatih ketrampilan dan sikap kerja yang benar, setiap siswa dapat berlatih dengan pedoman lembar kerja yang ada. Diakhir modul terdapat evaluasi sebagai uji kompetensi siswa yang dilakukan secara teori dan praktek dengan cara menjawab pertanyaan yang ada dan untuk praktik dengan cara mendemonstrasikan kompetensi yang harus dimiliki. Sedangkan guru/instruktur menilai berdasarkan lembar observasi yang ada sehingga dapat diketahui apakah siswa tersebut sudah mempunyai kompetensi Memperbaiki/reparasi power supply kecil dengan sub kompetensi sebagai berikut:

  1. Menguasai ilmu dasar adaptor

  2. Menguasai troubleshooting dan reparasi adaptor

  3. Memodifikasi adaptor

  B. PRASYARAT

  Untuk menguasai kompetensi Memperbaiki/reparasi power supply kecil dengan kode: ELKA MR-PS.001.A, peserta didik dipersyaratkan menyelesaikan modul dengan kompetensi Menguasai teori dasar elektronika dengan kode: ELKA– MR.UM.001.A dan modul dengan kompetensi Menggunakanalat/instrument Bantu keperluan pengukuran dengan kode: ELKA-MR.UM.005.A

  C. PETUNJUK PENGGUNAAN MODUL

  1. Petunjuk bagi peserta diklat Untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal, dalam menggunakan modul ini maka langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain: a. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada masing-masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, peserta diklat dapat bertanya pada guru atau instruktur yang mengacu kegiatan belajar.

  b. Kerjakan setiap tugas formatif (soal latihan) untuk mengetahui seberapa besar pemahaman yang telah dimiliki terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap kegiatan belajar.

  c. Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktik, perhatikanlah hal-hal berikut ini: 1) Perhatikan petunjuk-petunjuk keselamatan kerja yang berlaku. 2) Pahami setiap langkah kerja (prosedur praktikum) dengan baik. 3) Sebelum melaksanakan praktikum, identifikasi (tentukan) peralatan dan bahan yang diperlukan dengan cermat. 4) Gunakan alat sesuai prosedur pemakaian yang benar. 5) Untuk melakukan kegiatan praktikum yang belum jelas, harus meminta ijin guru atau instruktur terlebih dahulu. 6) Setelah selesai, kembalikan alat dan bahan ke tempat semula. d. Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada guru atau instruktur yang mengacu kegiatan pemelajaran yang bersangkutan.

2. Petunjuk Bagi Guru

  Dalam setiap kegiatan belajar guru atau instruktur berperan untuk: a. Membantu peserta diklat dalam merencanakan proses belajar.

  b. Membimbing peserta diklat melalui tugas-tugas pelatihan yang dijelaskan dalam tahap belajar.

  c. Membantu peserta diklat dalam memahami konsep, praktik baru, dan menjawab pertanyaan peserta diklat mengenai proses belajar peserta diklat.

  d. Membantu peserta diklat untuk menentukan dan mengakses sumber tambahan lain yang diperlukan untuk belajar.

  e. Mengorganisasikan kegiatan belajar kelompok jika diperlukan.

  f. Merencanakan seorang ahli/pendamping guru dari tempat kerja untuk membantu jika diperlukan.

D. TUJUAN AKHIR

  Dari kriteria unjuk kerja ketrampilan kognitip maupun dengan imajinasi psikomotorik seperti unit kompetensi maka peserta diklat diharapkan:

  1. Menguasai Ilmu dasar adaptor

  a. Memahami Komponen pendukung sebuah adaptor

  b. Memahami jenis-jenis adaptor c. Memahami prinsip kerja sebuah adaptor.

  2. Menguasai troubleshooting dan reparasi adaptor

  a. Memeriksa dan menguji sebuah adaptor

  b. Mengamati gejala kerusakan dan mengalokasi kerusakan

  c. Menganalisa dan memperbaiki kerusakan

  3. Memodifikasi adaptor

  a. Membuat adaptor dengan output tegangan yang bermacam- macam b. Mempertinggi atau memperendah tegangan output sebuah adaptor c. Menggantikan battery dengan sebuah adaptor

E. STANDAR KOMPETENSI

  PROGRAM DIKLAT: Memperbaiki/Reparasi Power Supply Kecil KODE : ELKA-MR.PS.001.A ALOKASI WAKTU : 40 Jam @ 45 menit

  ILAN 1.

  Rating (batasan kerja maksimum) dari sebuah adaptor, Transformat or Teknologi Adaptor

  Penyearah halfwave, fullwave, ripple.

  Power Supply Kecil (Adaptor Dinding) Teliti

  1.4.Dijelaskan bagaimana teknologi untuk membuat adaptor yang kompak Reparasi

  1.3.Dijelaskan kenapa adaptor umumnya menggunakan transformer yang berat

  1.2.Dijelaskan tentang rating (batasan kerja maksimum) dari sebuah adaptor

  1.1.Dijelaskan prinsip kerja sebuah adaptor ac; halfwave, fullwave, ripple, dst.

  Menguasai ilmu dasar adaptor

  3. Peralatan dan bahan yang dipergunakan: Peralatan umum perbaikan elektronika sistem adaptor meliputi: Toolkit, Multitester (AVO meter)

  LEVEL KOMPETENSI KUNCI A B C D E F G

  2. Buku service manual atau literatur yang sesuai dengan merek tipe masing-masing sistem power supply

  1. Shcematic diagram untuk perbaikan sistem adaptor sederhana

  Unjuk kerja di atas bisa dipertunjukkan dengan bantuan tersedianya:

  1 KONDISI KINERJA

  1

  1

  1

  1

  1

  1

SUB KOMPETE NSI KRITERIA KINERJA LINGKUP BELAJAR MATERI POKOK PEMELAJARAN SIKAP PENGETAH UAN KETERAMP

  SUB

MATERI POKOK PEMELAJARAN KOMPETE LINGKUP KRITERIA KINERJA SIKAP PENGETAH KETERAMP NSI BELAJAR UAN

  ILAN 2.

  2.1. Diperag Reparasi Teliti Adaptor Memeriksa Power

  Menguasai akan cara memeriksa dalam dan menguji Supply Troublesho dan menguji sebuah

  Memeriksa sebuah Kecil oting dan adaptor dan adaptor.

  (Adaptor menguji reparasi

  2.2. Dijelask Menggunaka Dinding) sebuah adaptor an bagaimana cara n tester saku adaptor. atau polarity menggunakan tester

  Mengguna checker. saku atau polarity kan tester checker

  Membuka saku atau dan melihat

  2.3. Diperag polarity isi sebuah akan cara membuka checker. adaptor dan melihat isi

  Membuka Mengganti sebuah adapter dan komponen

  2.4. Diperag melihat isi rusak akan tata-cara sebuah

  Menentukan penggantian adaptor polaritas dari komponen rusak Mengganti adaptor ac

  2.5. Dijelask komponen rusak an bagaimana Menentuk menentukan an polaritas dari adaptor polaritas ac dari adaptor ac

  SUB

MATERI POKOK PEMELAJARAN KOMPETE LINGKUP KRITERIA KINERJA SIKAP PENGETAH KETERAMP NSI BELAJAR UAN

  ILAN 3.

  3.1.Dijelaskan Reparasi Penyearah, Membuat Power Memodifika bagaimana

  Filter, dan adaptor Supply si adaptor membuat adaptor regulator dengan

  Kecil dengan output tegangan output (Adaptor tegangan tegangan yang Dinding) yang bermacam-macam bermacam-

  3.2.Dijelaskan macam bagaimana Mempertingg mempertinggi atau i atau memperen-dah memperen- tegangan output dah sebuah adaptor tegangan

  3.3.Dijelaskan output bagaimana sebuah adaptor menggantikan battery dengan

  Menggantika sebuah adaptor n battery dengan

  Dijelaskan sebuah bagaimana adaptor mengubah tegangan ac menjadi tegangan dc Dijelaskan cara menambahkan regulator pada sebuah adaptor atau battery

F. CEK KEMAMPUAN SISWA

  Tabel dibawah ini untuk mengetahui kemampuan awal yang peserta diklat miliki, maka berilah tanda cek list () dengan sikap jujur dan dapat dipertanggung jawabkan.

  Saya dapat melakukan pekerjaan ini Kompetensi Pernyataan dengan kompeten Y Tidak Jika, Ya a

  1. Menguasai Ilmu  Saya dapat menjelaskan Kerjakan Dasar Adaptor pengertian adaptor tes

  √

   Saya dapat menjelaskan formatif 1 komponen pendukung adaptor  Saya dapat menjelaskan system penyearahan suatu adaptor

  2. Menguasai  Saya dapat memeriksa dan Kerjakan troubleshooting dan menguji sebuah adaptor √ tes reparasi adaptor formatif 2

   Saya dapat mengamati gejala kerusakan dan mengalokasi kerusakannya  Saya dapat menganalisa dan memperbaiki sebuah adaptor

  3. Memodifikasi  Saya dapat membuat Kerjakan Adaptor adaptor dengan batasan tes

  √

  tegangan output tertentu formatif 3  Saya dapat membuat adaptor dengan output ganda.

   Saya dapat membuat adaptor dengan output bervariasi.

BAB. II PEMELAJARAN

A. RENCANA BELAJAR SISWA

  Rencana belajar siswa diisi oleh siswa dan disetujui oleh guru. Rencana belajar tersebut adalah sebagai berikut: NAMA SISWA : ………………………………………. TINGKAT/KELAS: ……………………………………….

  Tempat Paraf No Jenis Kegiatan Tanggal Waktu

  Belajar Guru 1. -Memahami pengertian dan kegunaan suatu adaptor

• Memahami prinsip kerja komponen pendukung suatu adaptor
• Menjelaskan system penyearahan suatu adaptor

  2.  memeriksa dan menguji sebuah adaptor  mengamati gejala kerusakan dan mengalokasi kerusakan  menganalisa dan memperbaiki sebuah adaptor

  3.  membuat adaptor dengan batasan tegangan output tertentu

   membuat adaptor dengan output ganda.  membuat adaptor dengan output bervariasi.

KEGIATAN BELAJAR

KEGIATAN BELAJAR 1. MENGUASAI ILMU DASAR ADAPTOR PENDAHULUAN

  Pada kegiatan belajar 1 ini membahas materi pembelajaran peserta diklat dipersiapkan untuk memahami dan mengerti prinrip-prinsip dasar adaptor yang meliputi pengertian dan fungsi adaptor, prinsip kerja komponen pendukung adaptor serta jenis-jenis rangkaian suatu adaptor

  a. Tujuan Kegiatan pembelajaran

  Setelah menyelesaikan pelajaran ini peserta dapat:

  1. Menjelaskan kegunaan adaptor 2. Menghitung tegangan dan arus beban.

  3. Menghitung tegangan dan arus dioda.

  4. Menentukan batas tegangan balik (revers) dioda dalam rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.

  5. Membuat hubungan rangkaian penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh.

  b. Uraian Materi 1) ADAPTOR/CATU DAYA

  Adaptor/catu daya 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). Sumber daya diperoleh dari baterai, solar sel, generator AC/DC, dan jala- jala listrik PLN.

  Berbagai sumber daya tersebut akan kita bahas salah satunya type catu daya yang terjadi melalui suatu proses pengubahan dari tegangan AC ( bolak-balik) ke DC (searah ). Proses pengubahan dimulai dari penyearahan oleh diode, penghalusan tegangan kerut (

  Ripple Voltage Filter) dengan menggunakan condensator dan pengaturan (regulasi) oleh rangkaian regulator. Pengaturan meliputi pengubahan tingkat tegangan atau arus. Pada teknik regulasi pada pembuatan catu daya, kita mengenal teknik regulasi daya linier dan teknik regulasi switching.

2) DIODA SEBAGAI PENYEARAH Dioda semikonduktor

  Bahan dasar yang banyak digunakan untuk membuat piranti elektronik adalah bahan semikonduktor germanium (Ge) dan silikon (Si), yang mana kedua bahan ini mempunyai elektron valensi yang sama. Sambungan bahan semikonduktor P dan N mendasari suatu piranti elektronik aktif yang disebut sebagai Dioda. Dioda mempunyai elektroda Anoda yang berkutub positif dan elektroda Katoda yang berkutub negatif. Simbol dioda diperlihatkan seperti pada gambar 1.1.

Gambar 1.1 Simbol Dioda

a. Bias Maju Dioda

  Jika anoda dihubungkan pada polaritas positif batere, sedangkan katoda pada polaritas negatif seperti gambar 1.2, maka keadaan dioda disebut arah maju (forward-bias) aliran arus dari anoda menuju katoda, dan aksinya sama dengan rangkaian tertutup

Gambar 1.2 Bias maju-Saklar on

  I Forward U

Gambar 1.3 Kurva Hubungan arus dan tegangan bias maju

b. Bias Mundur Dioda

  Jika katoda dihubungkan pada polaritas positif batere, sedangkan anoda pada polaritas negatif seperti gambar 1.4, maka keadaan dioda disebut arah mundur (reverse-bias) dan aksinya sama dengan rangkaian terbuka.

Gambar 1.4 Bias mundur –Saklar off

  Sebagai sifat dioda, pada saat reverse, nilai tahanan dioda relatif sangat besar dan dioda ini tidak dapat menghantarkan arus. Gambar 1.5 memperlihatkan kurva pada saat reverse. Harga-harga nominal baik arus maupun tegangan tidak boleh dilampaui, karena akan mengakibatkan rusaknya dioda.

• U Reverse -I Gambar 1.5 Kurva Hubungan arus dan tegangan bias maju.

  Secara umum dioda digunakan sebagai penyearah (rcctifier) arus/tegangan arus bolak balik (AC) satu fasa atau tiga fasa kedalam bentuk gelombang arus searah (DC). Pada dasarnya penyearahan ini ada dua macam yaitu:

  1. Penyearah setengah gelombang (half wave rectifier)

  2. Penyearah gelombang penuh (full wave rectifier)

3) PENYEARAH (RECTIFIER)

  Tegangan arus searah biasanya dibutuhkan untuk mengoperasikan peralatan elektronik, misalnya pesawat amplifier, peralatan kontrol elektronik, peralatan komunikasi dan sebagainya. Catu daya arus searah (DC) dapat diperoreh dari batere atau dari sumber daya listrik 220/240 Volt Ac 50 Hz yang dirubah menjadi arus searah melalui rangkaian penyearah (rectifier). Pada sistem rangkaian penyearah ada 4 fungsi dasar yang dibahas, yaitu:

  1. Tranformasi tegangan yang diperlukan untuk menurunkan tegangan yang diinginkan.

  2. Rangkaian penyearah, rangkaian ini untuk mengubah tingkat tegangan arus bolak balik ke arus searah.

  3. Filter, merupakan rangkaian untuk memproses fluktuasi penyearahan yang menghasilkan keluaran tegangan DC yang lebih rata.

  4. Regulasi, adalah parameter yang sangat penting pada catu daya dan regulator tegangan dengan bahan bervariasi.

3.1 PENYEARAH SETENGAH GELOMBANG

  Contoh sederhana rangkaian penyearah setengah gelombang diperlihatkan seperti gambar 1.6 U _{s Diode Time Us RL}

  common

Gambar 1.6 Rangkaian Penyearah setengah gelombang Jika dioda dalam kondisi menghantar (conduct) pada setengah perioda positif, dioda tersebut pada keadaaan forward biased sehingga arus mengalir dan melewati tahanan beban R L . Pada saat setengah perioda negatif, dioda bersifat menghambat (reverse biased) nilai tahanan dioda sangat tinggi dan dioda tidak menghantar. Secara praktis, tegangan keluaran (U L ) hampir sama dengan sumber Us Drop tegangan pada dioda lebih kurang 700mV.

Gambar 1.7 memperlihatkan bentuk gelombang proses penyearahan setengah gelombang.Gambar 1.7 Bentuk Gelombang Output Penyearah Setengah Gelombang

  Untuk menghitung besarnya harga rata-rata dari signal yang disearahkan, kita dapat menghitung dari luas kurva seperti pada gambar

  1.8

Gambar 1.8 kurva harga rata-rata

a. Tegangan AC selalu diasumsikan harga RMS

  (U rms ) harga efektif RMS = 0,5 x harga puncak (U m ) (U dc m = 0,318 x U m

  ) harga rata-rata = 1/ x U tegangan maximum U m = 1,414 x U eff disipasi daya pada beban dapat dihitung dari harga RMS tegangan dan arus pada beban.

  Daya = U m x I m U m I m = ------ R L U dc I dc = ------ R L

  b. Arus yang melalui rangkaian seri adalah sama Hal yang perlu diperhatikan dalam penyearahan ini adalah besarnya tegangan balik maksimum (PIV) dari dioda yang digunakan minimal harus sama besarnya dengan tegangan maksimum AC yang akan disearahkan.

  Contoh soal

  1. Tentukan tegangan rata-rata (U dc ) yang melalui beban pada

gambar 1.9 dibawah ini, bila:

  U eff = 20 volt Drop tegangan dioda 0,8 volt.

  U U s ^{U dioda = 0,8 V} _Time U s Gambar 1.9

  Penyelesaian:

  U m = 1,414 x U eff = 1,414 x 20 volt = 28,28 V U m (beban) = (U m – 0,8) volt = 28,28 – 0,8 = 27,48 V U dc = 0, 318 x U m = 0, 318 x 27,48 = 8,74 V

3.2 PENYEARAH GELOMBANG PENUH

  Rangkaian penyearah gelombang penuh dapat diperoleh dengan dua cara. Cara pertama memerlukan transformator sadapan pusat (Centre Tap- CT). Cara yang lain untuk mendapatkan keluaran (output) gelombang penuh adalah dengan menggunakan empat dioda disebut penyearah jembatan (rectifier bridge).

3.2.1 Rangkaian Penyearah Centre Tap

  Penyearah gelombang penuh dengan menggunakan transformator sadapan pusat (Center Tap) diperlihatkan seperti gambar 1.10 dan

  1.11 D ¹ A _R D ^{2 L} B

Gambar 1.10 Penyearah dengan Trafo CT

  Bila U ^{1 dan U 2 mempunyai polaritas, ujung A berpolaritas positif dan} ujung B berpolaritas negatif. Pada saat ini D ^{1 menghantar (conduct)} sedangkan D tidak menghantar (reverse biased). ₂ Pada saat A berpolaritas negatif , sedang B berpolaritas positif, pada saat ini D ^{2 menghantar sedangkan D1 tidak menghantar. Bentuk} gelombang input dan output ditunjukkan seperti terlihat pada gambar

  1.11 Gambar 1.11 Bentuk gelombang Penyearah gelombang penuh Harga tegangan dapat dihitung: U eff = 0,707 x U m U dc = 0,636 x U m Harga arus dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut: U m I m = --------- R L U dc I dc = ---------- R L

3.2.2 Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan

  Rangkaian penyearah ini memerlukan empat buah dioda yang dipasang dengan konfigurasi jembatan seperti terlihat pada gambar

  1.13 a) b)

• A

  Bridge rectifier

  D ^{1 D 2}

• R -
• L B D
^{3 D 4 120 Ώ}

Gambar 1.13 Rangkaian penyearah sistem jembatan

  Pada saat terminal A positif dan terminal B negatif , dioda-dioda D ² dan D ^{3 berada dalam kondisi menghantar seadangkan D 4 dan D 1 tidak} menghantar.

  Pada saat terminal A negatif dan B positip , dioda yang menghantar adalah D ^{4 dan D 1 , sedang D 2 dan D 3 tidak menghantar.} Dengan demikian setiap setengah perioda tegangan bolak balik ada dua dioda yang menghantar (conduct) secara bersamaan dan dua buah dioda lainnya tidak menghantar sehingga menghasilkan bentuk gelombang penuh.

  Tegangan rata-rata (U dc ) sama dengan sistem penyearah dengan menggunakan trafo CT.

  Bentuk gelombang keluaran (output) terlihat seperti gambar 1.14. a. Kelebihan sistem jembatan terhadap sistem trafo CT adalah adanya dioda yang tersambung seri sehingga masing-masing dioda dapat menahan tegangan balik maksimumnya.

  Contoh soal

  Dari gambar 1.15 tentukan:

  a. U m tegangan sekunder trafo

  b. U pada beban jika drop tegangan dioda 0,7 volt _m

  c. U dc pada beban

  d. I m dan I dc Us R _L

  15 V 200Ω

Gambar 1.15 Hububungan Beban Pada Penyearah Gelombang Penuh

  Penyelesaian:

  a. U m pada sekunder U = 1,414 x U _{m s} = 1.414 x 15 = 21,211 volt

  b. U m pada beban R L U m (beban) = 21,21 – (2 x x0,7) = 19,81 volt

  c. Tegangan rata-rata:

  U dc = 0,637 x U m (beban) = 0,637 x 19,81 = 12,64 volt U m d. I m = -------- R L 19,81 = ----------- = 99,1 mA 200

  U dc I dc = ------- RL 12,56 = ------------ = 63,2 mA 200

4) FILTER

  Penyearah tanpa filter menghasilkan keluaran sinyal output yang berupa pulsa. Walaupun nilai rata-rata dari sinyal ini tidak nol, akan tetapi sinyal ini masih belum dapat dipakai sebagai sumber daya atau catu daya untuk peralatan elektronika seperti pesawat radio, tape, komputer dan lain-lain. Oleh karena itu diperlukan rangkaian tambahan untuk lebih menghaluskan atau meratakan sinyal keluaran tersebut. Rangkaian ini disebut dengan filter.

  Setiap gelombang keluaran hasil penyearahan baik yang tanpa filter maupun yang dengan filter terdiri atas komponen DC dan komponen AC (ripel). Akan tetapi sumber tegangan baterai/accu tidak mempunyai komponen AC. Semakin baik kualitas suatu catu daya berarti semakin kecil perbandingan antara nilai komponen AC (ripel) terhadap komponen DC. Ukuran ini disebut dengan istilah faktor ripel (r). tegangan ripel (rms) r = ------------------------------------ tegangan dc Ur (rms) r = ----------------------- x 100 % U dc Faktor lain yang juga penting dalam menentukan kualitas suatu catu daya adalah regulasi tegangan (V.R.). Tegangan keluaran suatu catu daya dalam keadaan ada beban cenderung lebih kecil dibanding dengan tegangan keluaran dalam keadaan tanpa beban. Semakin kecil perbedaan tersebut, semakin baik kualitas suatu catu daya. Demikian pula sebaliknya, semakin besar perbedaan tersebut, semakin jelek kualitas suatu catu daya. Regulasi tegangan bisa didefinisikan sebagai berikut.

  Udc tanpa beban – Udc beban penuh U.R. = -------------------------------------------------

  Udc beban penuh U NL – V FL

  % U.R. = ----------------- x 100 %

  V FL Suatu penyearah tanpa filter akan menghasilkan tegangan keluaran yang juga terdiri atas komponen DC dan komponen AC (ripel). Penyearah setengah gelombang menghasilkan tegangan DC dan AC sebesar: Udc = 0,318 Vm Ur(rms) = 0,385 Vm Oleh karena itu faktor ripel (r) dari penyearah setengah gelombang adalah: r =121 % Sedangkan Penyearah gelombang penuh menghasilkan tegangan DC dan AC sebesar: Udc = 0,636 Vm Ur(rms) = 0,308 Vm Oleh karena itu faktor ripel (r) dari penyearah gelombang penuh adalah: r =48 % Filter yang banyak digunakan dalam rangkaian catu daya adalah filter kapasitor (C). Filter C ini sangat sederhana yaitu dengan cara menambahkan secara parallel komponen C pada penyearah. Semakin besar nilai C yang digunakan, semakin baik factor ripelnya atau semakin halus/kecil komponen AC (ripel)nya. Pada penyearah gelombang penuh dengan filter C, nilai tegangan ripel dapat ditentukan sebagai berikut.

  Vdc Vr(rms) = --------------- 43.f.R.C

  Sehingga faktor ripelnya dapat diperoleh:

  1 r = --------------- x 100 % 43.f.R.C Untuk memperoleh keluaran catu daya yang lebih halus dapat digunakan filter RC, yakni gabungan antara komponen C dan R. Rangkaian dasar filter RC dapat dilihat pada gambar 1.18.

Gambar 1.18. Rangkaian dasar filter RC

5) Dioda Zener

  Struktur Dioda zener tidaklah jauh berbeda dengan dioda biasa, hanya tingkat dopingnya saja yang sangat berbeda. Kurva karakteristik dioda zener juga sama seperti dioda biasa, namun perlu dipertegas adanya daerah breakdown dimana pada saat bias mundur mencapai tegangan breakdown maka arus dioda naik dengan cepat (gambar 1.19). Daerah breakdown inilah titik fokus penerapan dari dioda zener. Sedangkan pada dioda biasa tidak diperbolehkan pemberian tegangan mundur sampai pada daerah breakdown, karena bisa merusak dioda.

  ID (mA) daerah bias maju daerah bias mundur

  Vz

  VD (Volt) V=0,7 daerah

  I Zmin breakdown A K simbol dioda zener

  I Zmax

Gambar 1.19. Kurva Karakteristik Dioda Zener

  Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi tingkat dopingnya. Tingkat doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan tingkat doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi. Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V sampai 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W. Karena temperatur dan kemapuan arusnya yang tinggi, maka jenis silikon sering dipakai pada dioda zener.

  Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai penyetabil tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar penyetabil tegangan adalah pada gambar 1.20. Agar rangkaian ini dapat berfungsi sebagai penyetabil tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Dengan kata lain, apabila dilihat pada gambar 1.20, maka tegangan sumber (Vi) yang diberikan pada rangkaian harus lebih besar dari Vz atau arus pada dioda zener harus lebih besar dari Iz minimum.

  IR

  IL Rs

  Iz

• Vi

  RL

Gambar 1.20. Rangkaian Dasar Penyetabil Tegangan

  Oleh karena itu persyaratan yang harus dipenuhi agar rangkaian berfungsi sebagai penyetabil tegangan adalah berkenaan dengan nilai RL dan Vi. Pertama, RL harus lebih besar dari RL minimum. RL ini berhubungan dengan Iz, karena bila RL minimum, maka IL menjadi maksimum, sehingga Iz menjadi minimum. Kedua, Vi harus lebih besar dari Vi minimum. Vi minimum ini akan menjamin bahwa dioda mendapatkan tegangan breakdown. Kasus pertama: Resistansi beban RL harus lebih besar dari RL minmum. Apabila RL kecil sekali sehingga kurang dari RLmin, maka turun tegangan pada RL (juga pada zener) akan kecil sehingga kurang dari Vz. Oleh karena itu zener tidak berfungsi, karena tidak bekerja pada daerah breakdown. Untuk menghitung harga RLmin dari gambar 2.10 adalah menghitung harga RL saat diperoleh VL = Uz, yaitu:

  RL.Vi UL = Vz = 

  RL + Rs sehingga diperoleh: Rs.Vz

  RLmin =  Vi - Vz Harga RLmin ini akan menjamin bahwa dioda zener bekerja. Dengan RLmin maka diperoleh ILmax, yaitu:

  VL Vz

  ILmax =  =  RL RLmin

  Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu:

  VR = Vi - Vz dan arus yang mengalir pada Rs juga tetap, yaitu sebesar (IR):

  VR

  IR =  Rs

  Arus zener dapat dihitung dengan, Iz = IR - IL Karena IR tetap, maka Iz akan maksimum bila IL minimum dan sebaliknya.

  Agar Iz tidak melebihi harga Izm yang sudah titentukan oleh pabrik, maka

  IL harus tidak boleh kurang dari IL minimum. Jika Izm terlampaui, zener akan panas dan bisa rusak. ILmin ini adalah:

  ILmin = IR - Izm Dengan diperoleh IL minimum, maka RL akan maksimum, yaitu:

  Vz RLmax = 

  ILmin

  Contoh Soal 1:

  Rangkaian penyetabil tegangan seperti gambar 1.20 mempunyai data sbb: Vi = 50 Volt, Rs = 1 K, Vz = 10 Volt, dan Izm = 32 mA. Tentukan variasi harga RL (min dan max) agar tegangan output masih stabil 10 Volt. Dan hitung daya pada zener maksimum. Penyelesaian:

  Rs.Uz (1K).(10) 10K RLmin =  =  =  = 250 

  Ui - Uz 50 - 10 40 UR = Vi - Vz = 50 -10 = 40 Volt

  IR = VR / Rs = 40 / 1K = 40 mA

  ILmin = IR - Izm = 40mA - 32mA = 8 mA RLmax = Vz / ILmin = 10 / 8mA = 1,25 K Daya maksimum pada dioda zener: Pzmax = Vz. Izm = 10 . 32mA = 320mW

  Kasus kedua: Agar dioda zener dapat berfungsi sebagai penyetabil tegangan, maka turun tegangan pada RL harus lebih besar dari Vz.

  Dengan kata lain Vi harus lebih besar dari Vimin. Namun bila Vi terlalu besar sehingga arus pada zener melebihi Izm, maka zener bisa rusak. Oleh karena itu Vi harus lebih kecil dari Vimax. Dengan menganggap harga RL tetap, maka tegangan sumber minimum (Vimin) adalah:

  (RL+Rs).Vz Vi min = 

  RL Sedangkan harga maksimum tegangan sumber (Vimax) adalah: Vimax = IRmax.Rs + Vz dimana harga IRmax adalah arus maksimum yang mengalir melalui Rs, yaitu IRmax = Izm + IL.

  Contoh soal 2:

  Rangkaian penyetabil tegangan seperti gambar 1.20 mempunyai data sbb: RL = 1,2 K, Rs = 220 , Vz = 20 Volt, dan Izm = 60 mA. Tentukan variasi harga Vi (min dan max) agar tegangan output masih stabil sebesar

  20 Volt. Dan hitung daya pada zener maksimum. Penyelesaian:

  (RL+Rs).Vz (1200+220).(20) Vimin =  =  = 23,67 Volt

  RL 1200

  IL = UL / RL = 20V / 1,2K = 16,67 mA

  IRmax = Izm + IL = 60mA + 16,67mA = 76,67 mA Uimax = IRmax.Rs + Vz

  = (76,67mA)(0,22K) + 20V = 36,87 Volt Perencanaan suatu rangkaian penyetabil tegangan dimulai dari spesifikasi yang diharapkan dari rangkaian terbut, kemudian dihitung harga-harga komponen yang diperlukan. Dalam praktek spesifikasi yang diinginkan adalah arus beban (IL) dan tegangan sumber (Vi) serta tegangan keluaran (Vz). Sedangkan komponen yang harus direncanakan adalah Rs dan Dioda zener. Dari persamaan 2.3; 2.4 dan 2.5 diperoleh harga Rs:

  Vi - Vz Rs = 

  Iz + IL Karena dalam perencanaan harga IL, Vi dan Vz sudah diketahui (sesuai dengan permintaan perencana), agar rangkaian bisa berfungsi dengan benar, maka pada dua kondisi ekstrem dapat diperoleh Rs:

  Vimin – Vz Vi max - Vz Rs =  RS = ---------------------

  Izmin + ILmax Iz max + IL min Dari dua persamaan tersebut yang belum diketahui adalah harga Izmin dan Izmax (dan tentu saja Rs). Dalam praktek berlaku Izmin = 0,1 Izmax. Sehingga dengan menggabungkan persamaan 2.11 dan 2.12, diperoleh:

  ILmin(Vz - Vimin) + ILmax(Vimax - Vz) Izmax = 

  Vimin - 0,9Vz - 0,1Vimax

  Contoh soal 3:

  Rencanakan suatu rangkaian penyetabil tegangan sebesar 10 Volt apabila arus beban bervariasi dari 100mA hingga 200mA dan tegangan sumber bervariasi dari 14 Volt sampai 20 Volt. Penyelesaian: Arus pada dioda zener maksimum adalah:

  ILmin(Vz - Vimin) + ILmax(Vimax - Vz) Izmax = 

  Vimin - 0,9Vz - 0,1Vimax 0,1(10 - 14) + 0,2(20 - 10) 1,6 =  = -------- = 0,533 A 14 - 0,9(10) - 0,1(20) 3

  Disipasi daya maksimum pada dioda zener adalah: Pz = Vz.Izmax = (10).(0.533) = 5,3 Watt

  Rs dihitung dengan persamaan 2.12 (atau 2.11 dengan hasil yang sama): Vimax – Vz 20 - 10

  Rs =  = ----------------- = 15,8 Ohm

  Izmax + ILmin 0,533 + 0,1 Disipasi daya maksimum pada resistor ini adalah:

  PR = IRmax(Vimax - Vz) = (Izmax + ILmin)(Vimax - Vz) = (0,633 A)(10 V) = 6,33 Watt

6. Transistor

  Rangkaian regulator seri menggunakan transistor bipolar seperti pada gambar 4.1 arus beban lewat melalui transistor dari kolektor ke emitor. Rangkaian ini memberikan kerja yang lebih efisien dan arus beban yang lebih besar. Q ¹ U CE

  C E I L R S B U S

  I Z UR L

Gambar 4.1 Rangkaian regulator seri

  R s dan zener dalam rangkaian ini adalah bentuk yang sederhana dari regulator zener yang mempertahankan tegangan konstan pada basis transsistor Q ^{1 .} Resistor R s memberikan arus basis (I B ) Q ^{1 dan arus ke dioda zener (! Z ).} Transistor tersebut akan berpungsi sebagai pengatur tegangan (voltage regulator).

  Besarnya tegangan output didapat dari persamaan: U CE = Uin - Uo U = U Z + U BE Karena besarnya U BE relatif kecil, maka U = U Z dan selalu konstan.

  Perinsip kerja rangkaian adalah sebagai berikut: Jika tahanan beban dari rangkaian turun , tegangan output akan jatuh , menjadi kurang positip. Ini artinya tegangan Emitor ( V E ) dari transistor dikurangi, kemudian U Be naik . Arus beban melalui R CE , kemudian akan terjadi drop tegangan pada transistor , dan tegangan output kembali keharga semula . Bila arus beban naik ,tegangan output akan naik terhadap tegangan awal. Hal ini akan mengurangi U BE dan U CE akan naik sehingga tegangan output kembali normal. Jadi jika tegangan input naik , tegangan output akan naikn juga., dengan adanya zener dioda maka tegangan out put dapat dipr\ertahankan stabil.

  Rangkaian lainnya adalah transistor sebagai regulator arus seperti pada gambar rangkaian 4.2

Gambar 4.2 Regulator Arus

  Rangkaian ini dirancang untuk mempertahankan harga arus yang melewati beban ketika terjadi perubahan beban pada tegangan tetap.

  Dari rangkaian didapat persamaan: U z

  I E = --------- R ¹ I L = I C = I E - I B

  I E =

  I C + I B Keterangan:

  a. I E = arus emitor

  b. I C = arus kolektor

  c. I B = arus basis

  d. I L = arus beban

  Penurunan arus beban I L = I C akan mengakibatkan penurunan arus emitor dan akan mengurangi drop tegangan pada R ^{1 (UR 1 = I E x R 1 ).} Efek terhadap bias Q ^{1 adalah : U BE = U Z – UR 1} Karena harga U Z selalu konstan, maka penurunan pada UR ^{1 akan} mengakibatkan kenaikan pada U BE transistor dan sekaligus menaikkan konduktifitas dari transsistor sehingga arus beban I L dapat dipertahankan pada harga yang tetap.

  Regulasi arus dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut:

  I NL - I FL Regulasi arus = ------------- x 100%

  I FL Dimana: I NL = arus tanpa beban.

  I = arus beban penuh. _FL

7. IC. (Integrated Circuit)

  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 bisa diatur. IC regulator tegangan tipe LM78xx (series) menghasilkan tegangan tetap positip, sedangkan tipe LM79xx (series) menghasilkan tegangan tetap negatip.

Gambar 7.2 bentuk IC regulator dan simbol rangakain

  Pada gambar 7.1 terlihat bahwa IC regulator tipe LM7812 akan menghasilkan tegangan keluaran tetap sebesar positip 8 Volt. IC jenis ini mempunyai 3 buah terminal, yakni masukan (input), keluaran (output), dan ground (GND). Spesifikasi tegangan pada beberapa IC regulator seri LM78xx dan 79xx series terlihat pada tabel berikut.

  Tabel 1. Spesifikasi Tegangan IC Regulator Lm78xx dan Lm79xx

  

LM 78xx/79xx Tegangan Tegangan Input

(series) Output Minimal

(Volt) (Volt)

  LM7805 LM7905 + 5 - 5 + 7.3 - 7.3 LM7806 LM7906 + 6 - 6 + 8.3 - 8.3 LM7808 LM7908 + 8 - 8 + 10.5 - 10.5 LM7810 LM7910 + 10 - 10 + 12.5 - 12.5 LM7812 LM7912 + 12 - 12 + 14.6 - 14.6 LM7815 LM7915 + 15 - 15 + 17.7 - 17.7 LM7818 LM7918 + 18 - 18 + 21 - 21 LM7824 LM7924 + 24 - 24 + 27.1 - 27.1 (Sumber: Boylestad, 1992) Regulator tiga terminal adalah “ Integrated Voltage Regulator Circuit “ yang dirancang untuk mempertahankan tegangan outputnya tetap dan mudah untuk dirangkai.

  Keuntungannya adalah:

  1. Membutuhkan penambahan komponen luar yang sangat sedikit, ukuran kecil

  2. Mempunyai proteksi terhadap arus hubung singkat.

  3. Mempunyai automatic thermal shutdown.

  4. Mempunyai tegangan output yang sangat konstan

  5. Mempunyai arus rendah 6. Mempunyai ripple output yang sangat kecil.

  7. Pembiyaan rendah Seri LM 78XX adalah regulator dengan tiga terminal, dapat diperoleh dengan berbagai tegangan tetap Beberapa IC regulator mempunyai kode yang dibuat oleh pabrik pembuat komponen, sebagai contoh: IC LM.7805 AC Z yang artinya sebagai berikut: LM Linear Monolithic

  78L Bagian nomor dasar yang menyatakan tegangan positip

5 Tegangan output

  AC Standart ketepatan Z Tipe pembungkus , ZTO-92 Plastic Seri LM 78XXC dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 alamunium, arus keluaran (output) 1A ,boleh lebih asalkan IC regulator dilengkapi dengan pendingin (heat- sink). Regulator LM 78XXC mudah dipakai dan tambahan komponen-komponen ektern tidak banyak.

  Sifat-sifat IC regulator LM 78XX adalah sebagai berikut:

  1. Arus keluaran melebihi 1A

  2. Pengamanan pembebanan lebih termik

  3. Tidak diperlukan komponen tambahan

  4. Ada pengamanan untuk transistor keluaran ( output )

  5. Dapat diperoleh dalam kemasan TO-3 aluminium

  Contoh rangkaian lengkap catu daya menggunakan regulator tiga terminal

  IC 7805 untuk tegangan output 5 volt konstan ditunjukkan pada gambar

  5.2 Gambar 5.2 rangkaian catu daya dengan IC regulator Arus maksimum regulator IC yang dikirim ke beban tergantung pada tiga faktor, yaitu:

  1. Temperatur.

  2. Perbedaan antara tegangan input dan output atau disebut diferensial input output.

  3. Arus beban. Uraian lengkap mengenai parameter IC regulator dapat dilihat dari data sheet yang dibuat oleh pabrikpembuat komponen. Contoh IC 7805 C mempunyai output nominal 5 volt. Dari data sheet Motorolla didapat temperatur juntion 25 C (Tj + 25

  C) ,tegangan output antara low 4,8 volt atau high 5,2 volt; arus output > 100 mA.

c. Rangkuman

  1. Adaptor/catu daya adalah sumber tegangan DC yang digunakan untuk memberikan tegangan akan daya kepada berbagai rangkaian elektronika yang membutuhkan tegangan DC agar dapat beroperasi.

  2. Dioda mempunyai dua elektroda yang berkutup positif (anoda) dan yang berkutup negatif (katoda)

  3. Rangkaian penyearah ada 2 (dua) yaitu penyearah ½ gelombang (halfware) dan penyearah gelombang penuh (fullware)

  4. Filter digunakan untuk lebih meratakan ripple sinyal keluaran dari penyearah

  5. IC type 78xx akan menghasilkan tegangan + sedang IC dengan type 79xx akan menghasilkan tegangan -

  Test Formatif 1

  1. Jelaskan pengertian catu daya!

  2. Apa yang dimaksud dengan faktor ripel?

  3. Apa kegunaan filter dalam rangkaian penyearah?

  4. Dari rangkaian penyearah gelombang penuh seperti terlihat pada gambar dibawah

  0 V Us 40 V

  8,5 D ^{1 D 2} R L D ^{3 D 4 18 Ω} Hitung:

  a. Tegangan rata-rata keluaran (output)

  b. Arus melalui beban

  c. Tegangan balik puncak dioda (PIV)

  6. Perhatikan gambar rangkaian dibawah ini:

• 12 v

  Rs 330  RL

  Vz = 8,2 v I k

gambar 3.3 Rangkaian zener

  Hitung berapa besarnya:

  a. tegangan pada beban R L

  b. tegangan pada resistor seri R s

  c. arus maksimum

  d. arus dioda zener

  e. disipasi daya pada R s ; Z d dan R L KEGIATAN BELAJAR 2.

MENGUASAI TROBLESHOOTING DAN REPARASI ADAPTOR PENDAHULUAN

  Pada kegiatan belajar 2 ini membahas tentang cara memeriksa sebuah adaptor dengan menggunakan alat ukur untuk mengecek kerusakan dan cara memperbaikinya.

  a. Tujuan Kegiatan Pemelajaran

  Setelah selesai kegiatan pemelajaran 2 ini diharapkan peserta diklat dapat:

  1. Memahami cara memeriksa dan menguji sebuah adaptor

  2. Menggunakan alat ukur untuk melakukan pengecekan

  3. Mengetahui komponen yang rusak dan melakukan perbaikan

  b. Uraian Materi MENCARI LETAK GANGGUAN

  Gangguan atau kesalahan yang paling banyak tejadi pada rangkaian catu daya adalah diakibatkan oleh beban yang terus menerus yang dipikul oleh catu daya tesebut atau beban yang tidak sesuai dengan kemampuan/kapasitas catudaya. Asumsi dasar yang harus dibuat untuk melakukan pemeliharaan (service unit) catu daya adalah mencari penyebab kesalahan, memeriksa rangkaian dan komponen yang rusak dengan mengguanakan alat ukur yang cocok misalnya AVO meter dan CRO.

1. Kesalahan Komponen

  A. Kapasitor Kesalahan pada kapasitor seperti:

  a. rangkaian terbuka

  b. Rangkaian hubung singkat c. Terjadi kebocoran pada rangkaian kapasitor.

  B. Resistor, kesalahan arus yang melaluinya lebih besar sehingga terjadi disipasi panas yang menyebabkan resisitor terbakar.

  C. Transistor atau IC Problem yang terjadi pada semi konduktor adalah:

  a. titik sambungan hubung singkat disebabkan sentaka tegangan tinggi

  b. Titik sambungan rangkaian terbuka, disebabkan beban lebih

  c. Arus bocor yang besar, biasanya ditujukan oleh penguatan rendah atau level kebisingan tingggi.

  2. Mengganti Komponen

  Bila mengganti komponen yang rusak pada rangkaian yang penting harus diperhatikan: a. Lepas dan ganti komponen yang sesuai dengan aslinya atau eqivalen dari karakteristik komponen yaitu kemampuan arus, tegangan dan daya yang sesuai dengan spesifikasinya Data dan spesifikasi komponen dapat dilihat pada buku data komponen yang diterbitkan oleh perusahaan/pabrik pembuat komponen b. Tempatkan komponen yang diganti secara pasti dan tepat.

  3. Pemeriksaan Catu Daya

  Poin utama yang harus diperiksa setelah anda melakukan perbaikan adalah.sebagai berikut:

  1. Tegangan output DC, apakah sudah sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan

  2. Arus ouput DC yang diperlukan

  3. Tegangan kerut (riple) dari amplitudo output diukur dengan Ossiloskope

  ( CRO.) 4. Regulasi tegangan atau regulasi arus.

  Pada tabel berikut ini diberikan pedaman dasar sebagai langkah awal mendiaknosa gangguan atau kesalahan suatu rangkaian.

  Dan ingat dalam melakukan pemerika\saan dan perbaikan harus diperhatikan Standart Opertional Procedur ( SOP ) yang berlaku dan disepakati.

  ANALISA GANGGUAN RANGKAIAN CATU DAYA

  GEJALA KESALAHAN

  Kesalahan Transformator:

  1. output DC nol dan tegangan Rangkaian input AC terbuka atau sekonder sekring putus. tidak ada.

  2. ouput DC rendah dan transformer Lilitan trafo primer dan sekumder putus hubung singkat

  Kesalahan Penyearah:

  1. output DC rendah dengan riple 50 Rangkaian dioda penyearah terbuka

  Hz 2. sekring putus arus lebih transformator Rangkaian dioda hubung singkat. baik. 3. rangkaianbekerja baik, tetapi

  Tahanan dioda terlalu besar output DC rendah dari yang (tegangan jatuh saat forward besar) seharusnya

  Kesalahan Filter kapasitor:

  1. output DC rendah dengan level riple tinggi. Regulasi sangant Filter kapasitor rangkaian terbuka. jelek. 2. sekring putus Filter kapasior hubung singakat 3. output DC rendah dengan naiknya

  Filter kapasitor bocor level riple, regulasi jelek

LATIHAN MENCARI GANGGUAN/KESALAHAAN

1. Zener Regulator

  Dari gambat 2.1 apa yang akan terjadi bila:

  a. RS putus (rangkaian terbuka)

  b. Dioda zener putus (rangkaian terbuka) c. Dioda zener hubung singkat.

• 12 v Vz 6,8 v

  Rs 82

  RL 135

• Regulator Beban
Gambar 2.1 Zener regulator

   Open circuit +

  12 v 6,8 v RL Gambar 2.1a. RS terbuka

  Rs = 82 Zener diode RL Open circuit 135

GAMBAR 2.1 b. Zener terbuka

  Rs = 82 Short circuit

  (zero ohm) RL

  135 Gambar2.1c. Zener hubung singkat

  2. Regulator Seri Uin

  Q1 Vo Rs

  I B RL Vz