catu daya sederhana

Catu Daya

Berbicara tentang catu daya,kita akan membahas arus terlebih dahulu.Arus adalah muatan yang mengalir persatuan waktu.arus mengalir berlawanan arah dengan aliran muatan.sebelum nya kita telah mengenal muatan atau elektron yang mengalir pada bahan konduktor,yang megalir pada hole atau luabng elektron bebas pada pengantar.Arus terbagi atas dua jenis yaitu  arus bolak balik (alternating current) dan arus searah (direct current).

Power supply atau catu daya perangkat elektronika yang mengubah arus bolak balik menjadi arus searah yang lebih stabil yang dibutuhkan untuk menjalankan perangkat elektronika.Adapun contoh dari sumber arus searah adalah baterai.Untuk menghasilkan arus DC yang dibutuhkan rangkaian kita menggunakan beberapa komponen elektronika dioda maupun IC.Disini kita akan membahas perangkat catu daya yang menggunakan dioda dengan beberapa kombinasi dioda.

Penyearah (Rectifier) dengan satu buah dioda

Kegiatan pengkonversian arus dari arus AC menjadi arus DC disebut dengan proses penyearahan arus  atau rectifier.Pada prisnsip dan karakteristik  dioda adlah penyearah arus,dimana arus hanya bisa melewati dioda pada bias maju saja.Dengan karakteristik inilah kita mengubah arus AC menjadi arus DC.Arus yang di ubah harus diturunkan menggunakan transformator stepdown.proses penyearahan ini dapat lebih jelasnya  dapat kita lihat dari gambar berikut.

 

Pada gambar diatas kita menggunakan satu buah dioda.Arus masukan dari transformator adalah arus AC yang memiliki dua fase yatiu fase positif dan fase negatif.saat arus mengalir pada fase positif ,arus dapat melewati dioda sehingga dapat kita lihat pada kurva arus terbentuk sebuah gunung.Pada saat fase arus AC negatif arus tidak dapat melewti dioda karena pada saat itu terjadi bias balik dimana arus tidak dapat mengali,sehingga fase lemnah pada kurva tak terbentuk,sehingga terbentuk bukit dan diselingi oleh bagian yang kosong(arus yang berada pada fase negatif tidak muncul karena tidak dapat melewati dioda).

Penyearah(rectifier) dengan dua buah dioda.

Pada penyearah dua buah dioda kita menggunakan trafo center tap.sama hal nya pada pada penyearah satu dioda konsep nya tapi disini tap pada trafo berfungsi sebagai ground,untuk lebih jelas nya dapat kita lihat dari gambar berikut.

 

Arus yang mengalir dari trafo center tap berasal memiliki dua buah fase yaitu fase positif dan fase negatif saat terjadi fase positif arus mengalir menuju dioda D1 yang kemudian mengalir menuju resistor dan menuju center tap karena tidak bisa melewati dioda D2.Saat fase negatif  arus mengalir melalui dioda D2 kemudian mengalir menuju resistor kemudian menuju center tap pada groun trafo.

Dari kedua proses diatas apabila kita mengukur dan melihat kurva arus melalui osiloskop maka tidak seperti penyearah satu dioda kedua fase dapat melewati kedua dioda dan resistor(beban) mendapat arus yang sudah berupa arus searah yang tidak ada terbuang seperti pada penyerah satu dioda atau dengan kata lain arus nya telah menjadi datu fase antara fase positif dan negatif.tetapi disini masih terdapat kekurangan karena arus sebelum masuk ke resistor  masuk ke dioda D2 hingga terjadi bias balik begitu pula sebalik nya,hal ini yang menyebabkan terjadi nya daya terbuang (disipasi daya) menjadi panas,hal ini tidak baik untuk rangkaian yang sensitif.

Penyearah dioda bridge.

Pada penyearah ini kita menggunakan prinsip yang sama dengan 2 buah catu daya sebelum nya,dimana kedua kelebihan catu daya tersebut di jadikan satu sehingga dihasilkan suatu arus DC yang sefase dan disipasi daya yang kecil.untuk lebih jelasnya kita dapat  melihat gambar berikut.

Arus keluar dari trafo pada fase positif mengalir melalui dioda yang mengalami bias maju dimnaa posisi nya saling silang kemudian masuk ke resistor,lalu pada fase negatif arus mengalir juga melalui diaoda yang mengalami bias maju dan kemudian masuk keresistor secara pennuh,sehingga tidak ada daya yang terbuang percuma.bila kita ukur arus yang masuk ke resistor maka kurava akan terbentuk sempurna pada satu fase.

                                          

Arus DC yang terbentuk disini walaupun sudah satu fase namun masih berbentuk gelombang-gelombang yang tidak rata.untuk membuat arus benar-benar stabil maka kita akan menggunakan kapasitor sebagai filter tegangan.gambar pada penyearah di atas  dengan menggunakan kapasitor C sebagai filtar dipasang pararel terhadap beban R keluaran arus DC yang sebelum nya masih berbentuk gelombang maka setelah dipasang kapasitor arus menjadi rata karena kapasitor berfungsi untuk menyimpan arus sesaat,pada saat arus mulai turun maka kapasitor melepaskan muatan nya sehingga tidak terjadi gelombang disitu lah kunci mendapatkan arus DC yang benar-benar stabil.

 

Kemiringan kurva b-c tergantung dari besar arus yang mengalir melalui R.Jika arus I=0 (tidak ada beban) maka kurva b-c akan membentuk garis horisontal.Namun jika beban arus semakin besar,kemiringan kurva b-c akan semakin tajam.Tegangan yang keluar akan berbentuk gergaji dengan ripple yang besarnya :

Vr = VM-VL

Dengan tegangan DC ke beban adlah;

Vdc =VM + Vr/2

Rangakain penyearah adalah rangkaian yang memiliki teganagn ripple yang paling kecil VL adalah tegangan dicharge atau pengosongan kapasitor C,sehingga dapat ditulis:

VL =VM e –T/RC

Vr =VM (1– e –T/RC

Jika T<< RC ,dapat ditulis :

                                                             e –T/RC »1 – T/RC 

sehingga bila disubtitusikan akan kita perolah persamaan sederhana yaitu:

Vr = VM(T/RC)

VM/R tidak lain adalah beban I,sehingga dengan ini terlihat hubungan antara beban arus I dan nilai Kapasitor C terhadap tegangan ripple Vr.Perhitungan ini efektif untuk mendapatkan nilai tegangan ripple yang di inginkan

Vr = I T/C

Rumus ini mengatakan ,jika arus beban I semakin besar,maka tegangan ripple akan semakin kecil .Sebaliknya jika kapasitansi C semakin besar,tegangan ripple akan semakin kecil.