Untuk rangkaian menaikkan tegangan atau arus (voltage step up, current step up) trafo belum ada yang menandingi.
Pada artikel ini dibahas berbagai desain power suplai, dari yang paling sederhana, hingga yang menggunakan stabilisasi tegangan dengan IC. Dengan parameter-parameter yang dijelaskan secara singkat, akan membantu anda mendesain power suplai sesuai kebutuhan anda.
Skema berikut ini memperlihatkan rangkain power suplai sederhana, kadang juga disebut adaptor.
Trafo (T) yang umum dijual dipasaran mempunyai tegangan input 110 VAC dan 220 VAC. Tegangan outputnya adalah 12 VAC dan 24 VAC. Untuk trafo kecil tersedia dengan tegangan output 3, 6, 9, dan 12 VAC.
Untuk rangkaian battery charger (cas aki) 12 volt, dibutuhkan trafo dengan output 15 volt yang jarang tersedia di pasaran tapi dapat dipesan. Arus yang dibutuhkan untuk mengisi aki adalah 10% dari kapasitas aki. Maka untuk aki 50 AH dibutuhkan arus pengisian 5 ampere. Jangan menggunakan trafo dengan kapasitas arus pas-pasan, sebaiknya menggunakan yang berkapasitas output 10 ampere untuk mengisi aki 50AH, agar trafo tidak kepanasan. Baca juga "Cara Mengisi Ulang (Recharge) Aki Kendaraan".
Dioda (D) mengubah arus bolak-balik (Alternating Current, AC) menjadi arus searah (Direct Current, DC). Terlihat ada 4 buah dioda membentuk jembatan, dan menjadi penyearah gelombang penuh. Bisa saja pada rangkaian dipasang hanya 1 dioda, sehingga membentuk penyearah setengah gelombang. Tapi berhubung harga trafo yang sangat mahal, akan lebih baik jika seluruh potensi trafo dimanfaatkan, yaitu dengan memasang 4 buah dioda. Nomor kode 1N4007 cukup populer di pasaran dengan spesifikasi tegangan terbalik maximal 1000 V dan arus maju 1 A. Arus maju dioda 1N4007 dapat mencapai 30 A tapi hanya dalam waktu sangat singkat 8.3 milisekon. Untuk arus yang lebih besar dari 0.5 ampere, biasanya tidak lagi menggunakan 1N4007, tapi menggunakan kuprok (diode bridge) yaitu 4 buah dioda besar dalam satu wadah. Jika arusnya besar kuprok membutuhkan pendingin (heatsink). Unduh lembar data 1N4007.
Akan ada kehilangan tegangan sebesar 0.6 volt pada dioda, jika diberi arus besar akan terjadi kehilangan tegangan yang lebih besar yang dapat mencapai 1.3 volt. Maka jika digunakan sebagai battery charger, dengan output trafo 15 volt, akan menghasilkan tegangan keluaran dioda:
15 - 0.6 = 14.4 volt
Tegangan 14.4 volt sesuai dengan tegangan untuk mengisi aki basah.
Tapi untuk aki kering (dry cell) yang mempunyai tegangan pengisian 13.8 volt, maka perlu ditambahkan lagi 1 buah dioda pada output agar tegangannya menjadi:
14.4 - 0.6 = 13.8 volt
Kondensor (C) berfungsi meratakan tegangan dan menghilangkan tegangan tinggi pada output trafo yang ditimbulkan oleh induksi medan magnet trafo. Tegangan tinggi pada output ini tidak berbahaya tapi cukup membuat kaget jika tersentuh, karena arusnya lemah. Tegangan tinggi pada output trafo ini dapat terbaca oleh multitester jika trafo tidak diberi beban. Pada battery charger, tegangan tinggi pada output dapat diserap oleh aki. Tegangan tinggi pada output akan menyebabkan suara dengung (humming) dan gemuruh (brooming) jika power suplai digunakan untuk menggerakkan amplifier, radio transmitter, dll. Bahkan beberapa perangkat elektronik sensitif bisa rusak. Untuk itu perlu ditambahkan filter yang terdiri dari resistor, dan kapasitor, atau menghubungkan negatif (-) output ke tanah (ground). Biasanya ukuran kondensor adalah 47 sampai 1000 mikrofarad, bergantung pada beban. Tegangan maximalnya dua kali diatas tegangan output yang diinginkan. Untuk power supplai 12 volt maka tegangan maximum kondensor adalah 25 volt
Output VDC pada rangkaian diatas didapat pada titik (+) positif dan titik negatif (-) jembatan dioda.
Demi keamanan (safety) maka perlu ditambahkan sekring (F) yang nilainya lebih kecil sedikit dari arus maximum output trafo. Pada trafo dengan ampere besar dan mahal, juga dipasang sekring pada input trafo dengan nilai sedikit lebih kecil dari maximum arus inputnya, agar melindungi trafo yang mahal tersebut.
Stabilisasi Tegangan
Jika dibutuhkan tegangan yang lebih stabil dan dengan voltase yang lebih rendah dari output dioda, maka dapat ditambahkan rangkaian stabilisasi tegangan berikut ini:
Rangkaian ini juga diterapkan pada regulasi tegangan dengan cut off relay yang dipakai untuk turbin angin.
Input dihubungkan dengan output dioda. Resistor Rb memberi suplai arus ke transistor (T). Nilai Rb adalah 220 ohm 2 watt. Resistor ini menentukan arus maximum yang keluar dari transistor (T)
Dioda zener (Dz) menentukan tegangan output dari transistor. Untuk battery charger 14.4 volt, maka Dz bernilai 15 volt 2 watt. Jika tegangan output Rb melebihi 15 volt maka zener akan menghubung ke negatif, sehingga tegangan output Rb tidak akan melebihi 15 volt. Akan terjadi kehilangan tegangan sebesar 0.6 volt pada transistor, karena itulah digunakan zener yang sedikit lebih tinggi tegangannya.
Transistor (T) adalah 2N3055, arus yang dikeluarkan oleh transistor ini mencapai sekitar 1.5 ampere dengan resistor basis 220 ohm. Transistor ini mampu bertahan hingga tegangan 60 volt dan daya 115 watt dan butuh pendingin (heatsink). Jika butuh arus yang lebih besar maka dapat memparalel transistor ini. Unduh lembar data 2N3055.
Trafo yang digunakan bisa dengan output yang lebih tinggi, misal 24 volt, karena tegangan output transistor akan ditentukan oleh tegangan zener.
Kondensor (C2) untuk meratakan tegangan output transistor. Sebenarnya nilainya akan bergantung pada beban. Tapi secara umum nilai C2 sekitar 47 mikrofarad sudah memadai. Tegangan maximumnya sekitar 2 kali lipat tegangan output, maka untuk battery charger 14.4 volt, tegangan maximum kondensor 25 volt sudah cukup aman.
Resistor (R) berfungsi mengamankan Transistor dari tegangan kejut yang ditimbulkan oleh beban induksi, seperti: motor listrik, relay, solenoid, aktuator, dll. Nilainya 10 kiloohm. Resistor ini bisa ditiadakan jika tidak pernah power suplai ini tidak pernah menggerakkan beban induksi.
Rangkaian stabilisasi tegangan dengan transistor diatas dapat disederhanakan dengan menggunakan IC (Integrated Circuit) seri 78xx. Angka 78 pada IC tersebut menyatakan sebagai regulator tegangan positif, dua angka terakhir menyatakan tegangan outputnya. Misal 7812, adalah regulator tegangan positif dengan output 12 VDC. Lihat skema dibawah:
Baca juga penyesuaian tegangan charger laptop untuk cas aki mobil. Foto berikut adalah cek tegangan aki mobil sebelum dicas dengan charger laptop. Tegangan disesuaikan dengan IC LM7815.
Penyesuaian Tegangan
Dengan menggunakan dioda, tegangan output dari stabilisator dengan transistor dapat disetel. Tegangan dioda yang stabil membuat dioda disukai untuk menyesuaikan tegangan. Lihat skema stabilisasi tegangan dengan transistor di bawah:
Dengan cara yang sama dioda dapat digunakan untuk menyetel tegangan output IC 78xx. Pemasangan dioda pada kaki ground IC akan menaikkan tegangan output IC. Pemasanang dioda pada output IC akan menurunkan tegangan output IC.
Dioda yang biasa digunakan untuk penyesuaian tegangan adalah 1N4007 yang mempunyai tegangan 0.6 volt. Dioda kristal seperti OA90 mempunyai tegangan 0.2 volt, juga disebut dioda germanium.
Untuk monitor tegangan aki dapat dibaca di artikel "Indikator Tegangan Baterai Sederhana Dengan LED".
nice share gan.. (y)
ReplyDeleteMaaf mas jdi yg saya gunakan untuk lampu led saya yg 20waat itu saya harus gunakan trafo brp amp ya mas, tpi klo pakai trafo sepertinya tidak muat mas di box lampunya.
ReplyDeleteKarena box lampu led saya untuk tempat power suplaynya hanya berukuran 7x5x2cm.
Saya jadi bingung dengan data mu. Kalau melihat data sebelumnya: lampu LED 20 volt, dan sekarang ada data daya 20 watt, maka arusnya adalah: 20 watt / 20 volt = 1 ampere.
DeleteTapi ada data mu juga yang menyatakan trafonya 0.28 ampere ( 280 miliampere).
Ada trafo kualitas bagus ukurannya kecil. Power suplai dengan trafo memang banyak digunakan untuk belajar bagi pemula. Penjual komponen biasanya juga cukup paham. Nanti jika sudah cukup mahir, akan bisa mendesain power suplai dengan ukuran lebih kecil.
Jika membuat power suplai tanpa trafo, butuh pendingin transistor yang ukurannya lebih kurang sama besar dengan ukuran trafo. Tapi resikonya jauh lebih tinggi jika terjadi kesalahan.
Mas, tolong bantu saya ya.....saya akan mengaplikasikan rangkaian adaptor, stabilisator diatas dengan rangkaian stabilisator tegangan charger dengan cut of relay dalam tulisan mas ini.........
ReplyDeletePersoalannya begini saya mau rubah regulator sepeda motor saya karena saya menggunakan lampu HID dan asesoris lain hingga memerlukan ampere besar, bila standar sepede motor maka aki akan tekor......
Saya coba mengaplikasikan ketiga rangkaian tersebut (tentu saja tanpa trafo) langsung dari spool, dimana V Ac mak terbaca 100 VAc, setelah saya searahkan dengan diode jembatan 10 A difilter C 10000 MF/100 V, keluarnya tetap 100 V tetapi DC, Adaptor ini saya anggap tidak ada masalah, masalah yang timbul adalah :
1. Pada saat saya akan memasang stabilisator, saya kesulitan mencari kriteria Transistor, bagaimana perhitungannya agar tidak meledak????
2. Saya telah coba rangkaian auto off dengan relay menggunakan sofeware livewire, rangkaian berjalan sesuai uraian mas....tetapi pada saat disimulasikan dengan explotion, maka TR nya meledak.....tolong perhitungan jenis transistor apa yang tepat ( karena pada rangkaian mas tersebut juga tidak dijelaskan Tipe transistornya, hanya jenis nya saja NPN)....tolong jenis transistornya...
3. Pada saat aki off ( anggap rangkaian sudah bekerja), apakah rangkaian ini tidak meledak karena, dari spool dan magnet tetap menyalurkan arus....maka elco akan penuh, karena tidak ada yang menampung/menyalurkannya maka akan meledak (dalam perkiraan saya)....tolong pencerahannya...
Atas bantuannya diucapkan terima kasih..
Pada kendaraan dan generator set, biasanya tegangan output alternator dikontrol dengan mengatur suplai arus ke kumparan medan (field) yang berada di dalam anker (rotor). Kumparan field dalam rotor adalah elektromagnet yang jika diberi arus akan menjadi magnet. Rotor yang bermagnet dari kumparan field tesebut, akan diputar oleh engine. Sehingga kumparan stator di bodi alternator akan menghasilkan listrik untuk mengisi-ulang aki. Jadi, jika tegangan aki masih rendah maka arus dari aki akan disuplai ke field (alternator dipancing). Jika aki sudah penuh, atau jika output alternator melebihi 14.4 volt karena putaran engine tinggi, maka arus ke field akan diputus (cut off). Demikian seterusnya berlangsung secara otomatis.
DeleteJika tujuannya agar aki tetap mampu mensuplai arus ke lampu daya besar dan berbagai asesoris. Maka cara paling mudah adalah menggunakan aki yang lebih besar, sehingga kekurangan daya dari alternator masih bisa dikompensasi oleh aki. Dengan harapan aki akan terisi kembali pada saat lampu/asesoris tidak sedang digunakan. Cara lain adalah dengan mengganti alternator dengan yang lebih besar amperenya.
Dari penjelasan Anda, saya berkesimpulan bahwa pada rangkaian Anda: arus ke field selalu konstan sehingga output alternator mencapai 100 volt. Alternator dengan tegangan tinggi tersebut akan mengisi-ulang aki, melalui stabilisator tegangan agar sesuai dengan tegangan aki.
Jawaban pertanyaan:
1. Transitor meledak karena terlalu panas sehingga perlu pendingin atau dikurangi arusnya, bisa juga karena tegangan maximalnya terlampaui.
2. Transistor BD139 memang hanya mampu bekerja pada tegangan maximal 80 volt, 1.5 ampere. Transistor 2N3055 hanya sampai 60 volt, 15 ampere.Untuk tegangan 100 volt dapat menggunakan transistor TIP 50 (400 volt, 1 ampere). Untuk daya besar 2SC3527 (400 volt, 15 ampere) tapi biasanya harganya mahal.
3. Tegangan Elco seharusnya lebih tinggi sedikit dari tegangan maximal saat bekerja. Elco jarang meledak. Paling hanya bocor/korslet di dalam (internal leak) terutama jika bekerja melampaui tegangan maximalnya. Jika Elco penuh maka arus pengisian Elco akan sangat kecil sebagai kompensasi internal leak, biasanya diabaikan.
good
ReplyDeleteSaya punya sebua spiker aktif tibatiba tidak mengisi batre lalu saya copot papan yang rusak dan saya pasang yg baru dari DVD yg sudah rusak trus rangkaian ada lima sementara yang sudah rusak hanya dua jalur positif dan negatif gimana cara menentukan positifnya bung dan negatifnya mohon petunjuk
ReplyDeleteProsedur dan peralatan standar untuk test tersebut adalah menggunakan multitester dengan fungsi voltmeter untuk check tegangan dan kutub-kutubnya, dan ohmmeter untuk check sambungan kabel. Ada juga beberapa cara lain seperti melihat kaki positif kondenser, anoda dari dioda, mencari kaki kolektor dari transistor NPN yang mana pasti terhubung dengan sumber arus (positif), dan lain-lain.
DeleteMas saya mau tanya. saya coba buat charger aki sederhana hanya menggunakan trafo engkel 5A dan dioda bridge. saya gunakan output 15v dari trafo. tapi saat saya ukur menggunakan multitester output yang keluar hanya 12.7v tanpa beban. dan saat saya hubungkan dengan aki voltase langsung melonjak ke 16.8v. apa ada yang salah? terima kasih
ReplyDeleteMemang begitu kalau pakai trafo, kadang hasil induksi medan magnet tegangannya tidak sesuai teori. Biasanya semakin bagus kualitas trafo maka semakin akurat tegangannya.
DeletePasang kondensor kapasitas sekitar 4700 mikro farad dengan tegangan maximum sekitar 25 volt. Jika perlu tambahkan rangkaian stabilisator tegangan.
Tegangan hasil induksi medan magnet dijelaskan juga pada artikel relai yang menghasilkan lonjakan tegangan (spike):
https://www.atsunday.com/2018/12/lonjakan-tegangan-relai-nyalakan-24-led.html
Spike juga bisa dimanfaatkan untuk menaikkan tegangan dengan rangkaian yang sederhana dari bekas ballast lampu neon:
https://www.atsunday.com/2019/02/joule-thief-dengan-relai-dan-neon.html
Baik saya coba dulu pakai kapasitor seperti diatas. terima kasih
DeleteMau tanya mas. Saya coba perbaiki charger aki sedeehana. Trafo merk belt 15A merk belt dan dioda brits 35A baru semua. Saya pakai tegangan di trafo 18v keluarnya dari dioda cma 9,8v.trus saya coba pakai yg paling besar 24v keluarny cuma 12,6v.gimana solusinya mas agar bisa normal. .. Makasih
ReplyDeleteCheck output trafo apakah mendekati nilai tegangan yang tercantum, ingat tegangan output trafo adalah bolak-balik (VAC). Dari data di atas sepertinya diode bridge (dioda jembatan, kuprok) bermasalah. Karena tegangan output (VDC) dari bridge setengah dari tegangan yang diharapkan. Sepertinya ada 1 atau 2 dioda yang putus dalam bridge tersebut, sehingga output menjadi 1/2 gelombang. Seharusnya output bridge adalah gelombang penuh (1 gelombang) AC yang disearahkan jadi DC. Tapi pastikan dulu apakah penyambungan bridge sudah benar. 4 kaki bridge kelihatannya sederhana tapi sering membingungkan.
DeleteThe post is written in very a good manner and it contains many useful information for me. ECE R100
ReplyDeleteThis article gives the light in which we can observe the reality. This is very nice one and gives indepth information. Thanks for this nice article. Lithium battery test chambers
ReplyDeleteThanks for your visit and comments. I hope your lithium battery testing business successful.
DeleteMas heru saya mw tanya, kalo misal merubah dc dari psu menjadi ac dengan inverter apakah bisa ? (kasus saya adalah perumahan baru dengan voltase listrik rendah karena nebeng ke warga yg jauh lokasi, sementara listrik dari pln belum terpasang)
ReplyDeletePada prinsipnya bisa jika tegangan dan arus cocok.
DeleteInverter biasanya digunakan untuk menaikan tegangan 12 vdc ke 220 vac.
Pada daerah yang tidak terjangkau jaringan PLN, sumber listrik bisa dari aki 12 volt, menggunakan lampu LED 12 vdc untuk penerangan. Inverter digunakan jika butuh tegangan 220 vac.
Aki dicas di siang hari dengan panel surya (solar panel / solar cell).
Contoh penaik tegangan dc adalah dengan sirkuit joule thief :
https://www.atsunday.com/2019/02/joule-thief-dengan-relai-dan-neon.html
Saya sdh rangkai dgn 4 dioda dan dengan skema yg dipakai 7812, koq masih ada tegangan AC y? Jadi tegangan dc nya gak murni dc. Bagaimana y? WA 088213454135
ReplyDeleteTampaknya itu adalah fenomena tegangan riak (ripple) dan bising (noise). Kedua fenomena tersebut dari trafo yang tidak diinginkan pada keluaran DC murni. Bisa diredam dengan menambah resistor sekitar 10 kilo ohm pada input dan ouput. Resistor menghubung positif dan negatif. Bisa juga menambah kapasitor sekitar 10 mikro farad di input dan ourput.
DeleteI learn some new stuff from it too, thanks for sharing your information. Battery Safety Test Chamber.
ReplyDelete