Kuliah 8- 1
Regulator Tegangan Regulator Tegangan Continuous vac
vfil t
jalajala
Transformator
Penyearah
t
Filter
Regulator
Beban
vreg
vrec
t
t
Regulator Tegangan Switched
jalajala
Penyearah
Filter
Switching
Filter
Regulator
Beban
Kuliah 8- 2
Beberapa Definisi
v
Vdc
Vripple-pp
0
t
ripple
r=
tegangan ripple (rms) ×100% tegangan dc
regulasi tegangan
%VR =
tegangan tak berbeban − tegangan beban penuh ×100% tegangan beban penuh
Penyearah setengah gelombang tegangan dc
tegangan ripple
Vdc = Vrms
Vp 1 V Sin ( ) d = = 0.318Vp ∫ 2 0 p 2
1 2 = ∫ Vp Sin( 2 0
) − 1 d
1
2Vp
= 0.385Vp
Penyearah gelombang penuh tegangan dc
Vdc =
∫ Vp Sin( )d =
= 0.636Vp
0
tegangan ripple
Vrms =
1
∫ V Sin ( 0 2 p
2
) − 2 d = 0.308Vp
Kuliah 8- 3 tegangan output transformator dan penyearah dengan beban v
t
0
tegangan output penyearah dengan beban dan kapasitor (filter) v
t
0
tegangan dan arus pada rangkaian penyearah dengan beban dan kapasitor tegangan trafo-dioda
v Vp
D1
D2
D1
tegangan dioda-beban
Vr p-p arus dioda arus beban
0
t1 t2 ∆t T=Tac/2
t
Kuliah 8- 4 Dioda menghantarkan arus untuk selang ∆t=t2-t 1, jumlah muatan yang disimpan pada selang tsb. dalam kapasitor didisipasi oleh beban dalam total selang T- ∆t. Dari sinyal kecil ripple: vO ≈ Vp e −t / CR sehingga
Vp − Vr ≈ Vpe − T / CR
Untuk CR >> T: e −T / CR ≈ 1 − T / CR
Vr = Vp
atau (untuk Vr << Vp), maka Vr =
sehingga
Vp fCR
dimana T =
T CR
Tac atau f = 2 fac 2
Pengisian kapasitor terjadi pada saat puncak, bentuk tegangan menyerupai -cos
Vp ( − cos( ∆t )) = Vp cos( ∆t ) ≈ Vp − Vr Untuk ∆t yang sangat singkat maka: cos( sehingga
= 2 f = 4 f ac
dimana
∆t ) ≈ 1−
1 ( ∆t) 2 2
∆t ≈ 2Vr / Vp
Muatan tersimpan dalam kapasitor
Qsimpan = iCav ∆t Muatan didischarge dari kapasitor
Qpakai = CVr Sehingga arus dioda rata-rata
dan arus dioda maksimum
( = I (1 + 2
I Dav = I L 1 + I D max
L
) / V ).
Vp / 2Vr . Vp
r
Kuliah 8- 5
Regulator Seri Rangk Kendali
Vi
Vo IL
Rangk Sampling
RL Komparator
Tegangan Referensi
Vo > V ref
arus melalui rangkaian kendali diperkecil sehingga arus pada beban turun
Vo < V ref -> arus melalui rangkaian kendali diperbesar sehingga arus pada beban naik
Rangkaian Dasar Regulator Seri Q1
Vi
Vo
R + VZ
RL
-
Vo kurang -> VBE naik -> IC1 naik -> IL naik -> Vo naik Vo berlebih -> VBE turun -> IC1 turun -> IL turun -> Vo turun
Kuliah 8- 6
Perbaikan Rangkaian Dasar Regulator Seri Q1
Vi
Vo
R4 R1 -
Q2
VZ +
+ VBE
RL +
R3
V2
-
VBE2 + VZ = V2 = VO =
R2 -
R2 V R1 + R2 O
R1 + R2 (VBE2 + VZ ) R2
Keuntungan: tegangan Vo dapat diatur dengan nilai resistansi
Rangkaian Regulator Seri dengan OpAmp Q1
Vi
Vo IL
R3
+
+ -
R1
RL
VZ -
R2
Keuntungan: tegangan Vo tidak bergantung pada V BE
VO =
R1 + R2 VZ R2
Kuliah 8- 7
Rangkaian Regulator Seri dengan Pembatas Arus Q1
Vi
RSC
Vo IL
R3 Q2
+ -
+
RL
R1
VZ -
R VO = VZ 1 + 1 R2
R2
Prinsip kerja sama dengan prinsip kerja rangkaian proteksi hubung singkat untuk penguat daya (membatasi arus maksimum)
Rangkaian Regulator Seri dengan Pembatas Arus Foldback Q1
Vi
RSC
Vo IL
R3
R4
R1 Q2
+
+ -
RL
VZ -
R5
R2
Rangkaian proteksi secara bersamaan membatasi arus beban dan tegangan output
IL =
1 RSC
R4 + R5 R5
R4 V + V BE R5 O
Kuliah 8- 8
Regulator Shunt
Vi
RS
ISh+I L Vo ISh Rangk Sampling
IL RL
Rangk Kendali
Komparator Tegangan Referensi
Vo > V ref
arus melalui rangkaian kendali diperbesar sehingga tegangan jatuh pada RS naik
Vo < V ref
arus melalui rangkaian kendali diperkecil sehingga tegangan jatuh pada RS turun
Rangkaian Dasar Regulator Shunt Vi
RS
Vo IC
+
IL
VZ -
Q1
IB
RL
+ VBE -
VO = VBE + VZ Vo kurang -> VBE turun -> IC1 turun -> VRS naik -> Vo naik Vo berlebih -> VBE naik -> IC1 naik -> VRS naik -> Vo turun
Kuliah 8- 9
Perbaikan Rangkaian Dasar Regulator Shunt
RS
Vi
Vo +
Q2
Q1
VZ -
RL R1
VO = VBE1 + VBE2 + VZ
Rangkaian Regulator Shunt dengan OpAmp RS
Vi
Vo ISh
IL
R3 +
+
R1 RL
VZ -
R2
R VO = VZ 1 + 1 R2
Regulator Tegangan dengan Rangkaian Terintegrasi (IC) Load current IL VIN
+
input tegangan tak teregulasi
VOUT Voltage Regulator GND
+
output tegangan teregulasi
VIN -
Load
VO -
Regulator Tegangan Tetap Tiga Terminal Regulator Tegangan Positif VIN
78xx
+ Vi -
VOUT
+
GND
C1
Vo C2
-
Regulator Tegangan Negatif
+ Vi
C1
C2 GND
VIN
79xx
VOUT
+ Vo -
Kuliah 8- 10
Kuliah 8- 11 tipe IC
tegangan output (V) tegangan input minimum (V)
7805 7806 7808 7810 7812 7815 7818 7824
+5 +6 +8 +10 +12 +15 +18 +24
7.3 8.3 10.5 12.5 14.6 17.7 21.0 27.1
7905 7906 7908 7910 7912 7915 7918 7924
-5 -6 -8 -10 -12 -15 -18 -24
-7.3 -8.3 -10.5 -12.5 -14.6 -17.7 -21.0 -27.1
Regulator Tegangan Adjustable
VIN
VOUT
LM 317 +
ADJ
VREF
I1 R1
+ VO
-
VIN -
+
IADJ
R2 -
R VO = Vref 1 + 2 + I adj R2 R1
Kuliah 8- 12
Regulator Switching Power Switch
Vi
Vo
Filter
IL
Rangk Sampling
PWM
+
RL
Vm Komparator (diff amp) Vst Tegangan Referensi
Sumber Gelombang Segitiga
PWM
V
Vm
Vst
t
0
PWM
V
PWM
V
Vm Vst Vst Vm t
0
t
Kuliah 8- 13
Switch dan Filter Vin
PWM
L Vo C
power switch
filter
RL
beban
Frekuensi PWM beberapa ratus kHz, filter LPF beberapa puluh atau ratus Hz
Contoh Alternatif Topologi Switch in out
kontrol (dari PWM)
Kuliah 8- 14
Switching dengan Tegangan Output Tinggi
L
D
Vin
Vout>Vin
PWM
RL
C
Induktor L menyimpan energi dalam bentuk medan magnit saat saklar terhubung dan kemudian energi disampaikan ke beban melalui dioda saat saklar terbuka. Dioda D mencegah arus balik, Rangkaian LC berfungsi sebagai filter
Switching dengan Tegangan Output Negatif
D +Vin PWM
Vout<0 L
C
RL
Induktor L menyimpan energi dalam bentuk medan magnit saat saklar terhubung dan kemudian arus ditarik dari beban melalui dioda saat saklar terbuka. Dioda D mencegah arus balik, Rangkaian LC berfungsi sebagai filter
