Prinsip Kerja Power Supply Sederhana

Power Supply adalah perangkat elektronik yang dapat merubah tegangan listrik (AC) yang tinggi menjadi tegangan listrik (DC) yang rendah, tetapi ada juga adaptor yang dapat merubah tegangan listrik yang rendah menjadi tegangan listrik yang tinggi. Adaptor, accumulator (aki), dan baterai merupakan salah satu contoh penyuplai daya (Power supply). Keuntungan dari adaptor dibanding dengan baterai maupun accumulator adalah sangat praktis berhubungan dengan ketersediaan tegangan, karena adaptor dapat di ambil dari sumber tegangan AC yang ada di rumah, dimana pada zaman sekarang ini setiap rumah sudah menggunakan listrik. Selain itu, adaptor mempunyai jangka waktu yang tidak terbatas jika ada tegangan AC, tegangan AC ini sudah merupakan kebutuhan primer dalam kehidupan manusia.

Fungsi Power Supply sangat vital, karena power supply merupakan pembagi arus untuk semua perangkat. Power supply berfungsi untuk mengubah tegangan dari arus AC menjadi tegangan DC, itu di karenakanperangkat - perangkat hanya dapat beroperasi dengan arus DC.  
Untuk itu kita akan mempelajari kenerja power supply tiap - tiap komponen bedasarkan skema berikut:  

 

Gambar 1 . Skema Adaptor Sederhana

Rangkaian power supply ini pada dasarnya mengubah tegangan AC 12 menjadi DC +12V, ground, dan -12V. Dan tahapan – tahapannya adalah sebagai berikut:  

Dioda

Pada bagian ini merupakan awal dari proses dalam adaptor ini jika mengabaikan penurun tegangan pada transformator. Input tegangan AC dirubah menjadi DC, namun di sini tegangan DC yang dihasilkan belum murni. Sehingga gelombang yang dihasilkan belum lurus seperti pada tegangan DC murni. Untuk lebih jelas gambar gelombang bisa dilihat pada simulasi berikut.

 

Gambar 2 . Bentuk Gelombang Sebelum Masuk Dioda

 

Gambar 3 . Bentuk Gelombang Setelah Keluar dari Dioda

Pada saat dioda mendapatkan tegangan + dari sumber, maka tegangan akan dilewatkan sehingga dapat terbaca sebagai tegangan + pada osiloskop. Sedangkan ketika mendapat tegangan -, dioda akan mengubahnya menjadi tegangan +, sehingga gelombang yang seharusnya lembah (pada gelombang sinus) diubah menjadi bukit pada outputdioda tersebut.

Dan pada simulasi diatas adalah simulasi pengukuran ketika tegangan + dan – dijumlahkan. Apabila ingin mengetahui gelombang pada tegangan + adalah setengah dari amplitudo diatas, karena sesungguhnya apabila tegangan AC seimbang maka diperoleh seimbang pula pada output dioda.

Apabila ingin mengetahui gelombang tegangan negatif maka sama dengan gombang tegangan +, hanya saja perbedannya jika + gelombang diatas titik nol V, kalau tegangan – gelombang dibawah titik nol V.

 

Gambar 4 . Tegangan pada output dioda

Pada tegangan outputdioda tidak dapat sesuai dengan tegangan sumber karena dioda yang digunakan merupakan bukan dioda ideal, sehingga terjadi pemotongan tegangan oleh dioda.

Capasitor (Elco) 1000uF/25V

Pada tahap ini tegangan yang keluar dari dioda kemudian dikirimkan ke kapasitor ini. Elco 1000uF/25V ini dirangkai secara paralel dengan output dari dioda (lihat skema).

Pada kapasitor ini tegangan mengalami pemurnian. Sehingga didapatkannya tegangan DC yang benar – benar murni  tanpa terdapat ripple. Semakin besar kapasitansi pada kapasitor maka ripple yang ada semakin kecil. Dan untuk percobaan pada kali ini kita memakai elco 1000uF yang mana dapat kita lihat gelombangnya seperti gambar simulasi berikut:

 

Gambar 5 . Gambar Gelombang Setelah Menggunakan Capasitor

Pada gambar diatas garis merah atas merjan channel A yang mana mengukur tegangan positif dengan menghubungkan probe + ke tegangan + dan ground pada probe ke ground power supply.

Sedangkan garis merah yang ada dibawah adalah channel B yang mana mengukur tegangan negatif dengan menghubungkan + probe ke tegangan – dan groundprobe ke ground power supply.

Sehingga dapat kita peroleh tegangan murni DC seperti yang ditunjukkan pada simulasi diatas yaitu tegangannya konstan (lurus).

 

Gambar 6 . Tegangan saat di elco

Nilai tegangan yang terdepat pada bagian ini jauh lebih besar yaitu kali √2 atau senilai kali 1.4. Pada percobaan kali ini tegangan dari dioda yang keluar sekitar 8 V sekarang menjadi 12,5 V setelah mengalami pengalian.

 
IC Regulator

IC ini berfungsi sebagai regulator tegangan. Yaitu akan memotong setiap tegangan  yang masuk menjadi tegangan yang tertentu. Syarat dari IC akan bekerja adalah jika tegangan input lebih besar dari tegangan output nantinya. Dan sekarang yang kita gunakan saat ini adalah IC 7812 dn 7912. Artinya kita nanti akan mendapatkan output tegangan sebesar 12 VDC untuk IC 7812 dan -12 VDC untuk IC 7912. Sedangkan untuk gelombang yang dihasilkan sama saja dengan sebelum masuk IC (masih di elco). Nanum pemotongan tegangan itu sendiri tidak bisa tepat pada 12 V atau pun -12 V. Melainkan ada naik turunnya, dan ini dipengaruhi oleh adanya toleransi dari setiap IC regulator.

Dari datasheet yang ada, IC 7812 dan 7912 ini memiiki batas toleransi antara 11,4 V sampai 12,6 V untuk tegangan + yaitu IC7812 dan -11,4 V sampai -12,6 V untuk tegangan – yaitu pada IC 7912.

Gambar 7 . tegangan setelah IC regulator

 

Dari gambar diatas dapat kita ketahui bahwa output dari IC regulator ini masih dalam batas toleransi, yaitu 12,5 V yang mana batas atasnya adalah 12,6 V. 

Untuk arus sendiri, output IC regulator ini adalah 1A. Jadi berapa pun arus yang dimasukkan di sini nantinya tetap keluar sebesar 1 A.

Capasitor 10uF/25V 

Tak jauh beda dengan kapasitor 1000uF sebelumnya, yaitu untuk menghilangkan ripple dari tegangan DC yang ada. Bedanya untuk yang 1000uF menghaluskan gelombang output dari dioda sedangkan yang 10uF ini output IC regulator. Sama dengan sebelumnya, dengan dipasangnya kapasitor ini maka output lebih halus dan tegangannya lebih stabil. 

Di awal menggunakan 1000uF karena outputdioda lebih kasar sehingga dibutuhkan kapasitansi yang lebih besar agar dapat halus. Sedangkan di belakang menggunakan 10uF karena output IC regulator sudah cukup halus sehingga tidak dibutuhkan capasitor yang terlalu besar.   

Hasil Akhir

Seperti yang telah kita bahas sebelumnya, hasil akhir dari powersupply ini adalah tegangan simetris DC +12 V, ground dan -12V. 

Untuk lebih jelasnya dapat kita lihat hasil simulasi berikut.

 

Gambar 8 . Output akhir

KESIMPULAN  

1.      Power supply adalah alat untuk menurunkan tegangan dan mengubahnya dari AC ke DC. 

2.      Dioda berfungsi untuk menyearahkan gelombang / merubah dari AC ke DC, namun belum DC murni. 

3.      Capasitor (elco) berfungsi sebagai pemurni tegangan dan sebagai penstabil tegangan.

4.      Outputdioda yang dipasangi kapasitor akan naik tegangannya sebesar √2 . Vinput.

5.      IC regulator berfungsi memotong tegangan ke suatu tegangan tertentu. 

6.      IC regulator akan bekerja lebih baik jika V input lebih besar dari V output. 

7.      Power supply jenis linear / trafo ini memiliki ripple yang kecil sehingga cocok untuk peralatan audio karena sedikit desis. 

Supported by: Universitas Negeri Malang, Fakultas Teknik UM, Teknik Elektro UM