Jenis-jenis Power Supply
Penjelasan Power Supply
Catu daya atau yang lebih sering disebut dengan Power Supply yang diregulasi biasanya mengacu pada catu daya yang mampu memasok berbagai tegangan output yang berguna untuk menguji coba rangkaian elektronik, mungkin dengan variasi tegangan output yang kontinu, atau hanya beberapa tegangan yang telah disetel sebelumnya.Hampir semua perangkat elektronik yang digunakan dalam rangkaian elektronik membutuhkan sumber daya DC untuk beroperasi. Catu daya yang diatur pada dasarnya terdiri dari catu daya biasa dan perangkat pengatur tegangan.
Output dari catu daya biasa diumpankan ke perangkat pengatur tegangan yang menyediakan output akhir. Tegangan output tetap konstan terlepas dari variasi tegangan input AC atau variasi arus output (atau beban) tetapi amplitudonya bervariasi sesuai dengan kebutuhan beban.
Beberapa jenis-jenis power supply atau catu daya akan dibahas dalam artikel ini.
Power Supply SMPS
Dorongan industri untuk sistem elektronik yang lebih kecil, lebih ringan dan lebih produktif telah mendorong kemajuan power supply SMPS, tidak lain adalah Switch Mode Power Supply atau (SMPS). Ada beberapa topologi yang biasanya digunakan untuk mengaktualisasikan SMPS.Power supply mode-switched adalah catu daya elektronik yang dilengkapi dengan regulator switching untuk mengubah daya listrik secara efisien. Dalam hal ini dengan menggunakan frekuensi switching yang tinggi, ukuran transformator daya dan komponen filter terkait dalam SMPS berkurang secara dramatis dibandingkan dengan linier. Konverter DC ke DC dan konverter DC ke AC termasuk ke dalam kategori power supply SMPS.
Dalam rangkaian pengatur linier, kelebihan tegangan dari supply input DC yang tidak diatur turun melintasi elemen seri dan karenanya ada kehilangan daya secara proporsional dengan penurunan tegangan ini.
Sedangkan dalam rangkaian mode-switched, bagian tegangan yang tidak diregulasi dari tegangan dihilangkan dengan memodulasi tugas sakelar. perbandingan. Kerugian switching dalam sakelar modern (seperti: sakelar MOSFET) jauh lebih sedikit dibandingkan dengan kerugian pada elemen linier.
Mayoritas muatan DC elektronik di supply dari sumber daya standar. Sayangnya, tegangan sumber standar mungkin tidak cocok dengan level yang dibutuhkan oleh mikroprosesor, motor, LED, atau beban lainnya, terutama ketika tegangan sumber tidak diatur seperti sumber baterai dan DC lainnya serta sumber AC lainnya.
Diagram Blok Power Supply SMPS
Gagasan utama di balik switch mode power supply (SMPS) dapat dengan mudah dipahami dari konsep penjelasan konseptual konverter DC-DC. Jika input sistem adalah AC maka tahap pertama adalah mengkonversi ke DC. Ini disebut perbaikan. Power supply SMPS dengan input DC tidak memerlukan tahap perbaikan. Banyak power supply SMPS yang lebih baru akan menggunakan rangkaian power factor correction (PFC).
Dengan mengikuti gelombang sinusoidal dari input AC, kita dapat membuat arus input. Dan sinyal yang diperbaiki disaring oleh kapasitor reservoir input untuk menghasilkan supply input DC yang tidak diatur. Supply DC yang tidak diatur diberikan ke sakelar frekuensi tinggi. Untuk frekuensi yang lebih tinggi, komponen dengan kapasitansi dan induktansi lebih banyak diperlukan.
Dalam MOSFET ini dapat digunakan sebagai penyearah sinkron, ini bahkan memiliki penurunan tegangan tahap konduksi yang lebih rendah. Frekuensi switching yang tinggi, mengalihkan tegangan input melintasi primer dari transformator daya.
Pulsa drive biasanya frekuensi tetap dan siklus kerja variabel. Output dari transformator sekunder diperbaiki dan difilter. Kemudian dikirim ke output dari catu daya. Regulasi output untuk menyediakan supply DC yang stabil dilakukan oleh blok kontrol atau umpan balik.
Sebagian besar power supply SMPS. Sistem beroperasi pada basis modulasi lebar pulsa (PWM) frekuensi tetap, di mana durasi waktu nyala drive/penggerak ke sakelar daya bervariasi pada siklus demi siklus. Sinyal lebar pulsa yang diberikan ke sakelar berbanding terbalik dengan output tegangan output.
Osilator dikendalikan oleh umpan balik tegangan dari regulator loop tertutup. Ini biasanya dicapai dengan menggunakan transformator pulsa kecil atau optocoupler, karenanya menambah jumlah komponen.
Dalam power supply SMPS, aliran arus output tergantung pada sinyal daya input, elemen penyimpanan dan topologi rangkaian yang digunakan, dan juga pada pola yang digunakan untuk menggerakkan elemen switching. Dengan menggunakan filter LC bentuk gelombang output difilter.
Kelebihan dari Power Supply SMPS
- Efisiensi lebih besar karena switching transistor menghabiskan sedikit daya
- Pembangkitan panas yang lebih rendah karena efisiensi yang lebih tinggi
- Ukurannya lebih kecil
- Berat lebih ringan
- Mengurangi umpan balik harmonik ke dalam supply utama
Aplikasi Power Supply SMPS:
- Komputer pribadi
- Industri alat mesin
- Sistem keamanan
Power Supply Linier
Work bench Power Supply dengan Backup (cadangan)
Work bench power supply adalah unit power supply DC yang dapat memberikan tegangan DC teregulasi berbeda yang digunakan untuk tujuan pengujian atau pemecahan masalah. Rangkaian sederhana catu daya teregulasi dengan cadangan baterai telah dirancang yang dapat digunakan sebagai catu daya work bench.
Ini memberikan 12 volt, 9 volt, dan 5 volt yang diatur DC untuk menyalakan prototipe saat pengujian atau pemecahan masalah. Ini juga memiliki cadangan baterai untuk melanjutkan pekerjaan jika listrik mati. Indikasi baterai lemah juga disediakan untuk mengkonfirmasi status baterai.
Ini Terdiri dari Tiga Bagian Utama
Penyearah dan unit filter yang mengubah sinyal AC menjadi sinyal DC yang diatur menggunakan kombinasi Transformator, Dioda dan Kapasitor.Baterai digunakan sebagai alternatif, yang dapat diisi ulang selama catu daya utama dan digunakan sebagai sumber daya jika tidak ada catu utama (main supply). Indikator pengisian daya baterai yang memberikan indikasi pengisian dan pemakaian baterai.
Sebuah transformator 14-0-14, 500 mA, dioda penyearah D1, D2 dan kapasitor smoothing C1 membentuk bagian catu daya. Ketika daya utama tersedia, D3 meneruskan bias dan menyediakan lebih dari 14 volt DC ke IC1 yang kemudian memberikan 12 volt yang diatur yang dapat disadap dari outputnya. Pada saat yang sama, IC2 memberikan 9 volt yang diatur dan IC3 mengatur 5 volt dari outputnya.
Baterai isi ulang 12 volt 7,5 Ah digunakan sebagai cadangan. Ketika daya listrik tersedia, ia mengisi daya melalui D3 dan R1. R1 membatasi arus untuk pengisian daya. Untuk mencegah pengisian berlebih, jika catu daya dalam waktu lama dan baterai tidak digunakan, mode pengisian daya dengan aman. Arus pengisian akan sekitar 100-150 mA. Ketika daya utama gagal, D3 membalikkan bias dan D4 meneruskan bias dan baterai mengambil beban. Baterai UPS adalah pilihan ideal.
Dioda Zener, ZD dan Transistor PNP T1 membentuk indikator baterai rendah. Pengaturan semacam ini digunakan dalam Inverter untuk menunjukkan status baterai rendah. Ketika tegangan baterai di atas 11 volt, Dioda Zener berjalan dan menjaga basis T1 tetap tinggi agar tetap mati.
Ketika tegangan baterai turun di bawah 11 volt, Dioda Zener mati dan T1 meneruskan bias. (Dioda zener berjalan hanya ketika tegangan melaluinya di atas 1 volt atau lebih tinggi dari tegangan pengenalnya. Jadi di sini dioda zener 10 volt hanya berjalan jika tegangan di atas 11 volt.)
LED kemudian menyala untuk mengindikasikan kebutuhan pengisian baterai. VR1 menyesuaikan titik off yang benar dari dioda Zener. Mengisi baterai sepenuhnya dan mengukur tegangan terminalnya. Jika di atas 12 volt, sesuaikan penghapus dari VR1 prasetel di posisi tengah, dan sedikit putar hingga LED mati.
Jangan mengubah Preset ke ujung yang ekstrem. Baterai harus selalu mengandung tegangan yang cukup di atas 12 volt (Baterai yang terisi penuh akan menunjukkan sekitar 13.8 volt) maka hanya IC1 yang mendapatkan tegangan input yang cukup.
Diagram Rangkaian Power Supply Self-Switching
Dalam diagram rangkaian ini, diberikan rangkaian catu daya teregulasi yang meskipun regulator tegangan tetap U1-LM7805 tidak hanya memberikan variabel tetapi juga fitur mematikan otomatis. Ini dicapai dengan Potensiometer yang terhubung antara regulator IC terminal umum dan ground.
Untuk setiap kenaikan 100-ohm dalam nilai rangkaian dari resistansi potensiometer RV1, tegangan output meningkat sebesar 1 volt. Dengan demikian, output bervariasi dari 3.7V hingga 8.7V (dengan memperhitungkan penurunan 1.3 volt di dioda D7 dan D8).
Ketika tidak ada beban yang terhubung di terminal outputnya, maka pasokannya adalah ia mati sendiri. Ini dicapai dengan bantuan transistor Q1 dan Q2, dioda D7 dan D8, dan kapasitor C2. Ketika suatu beban dihubungkan pada output, potensial penurunan lintas dioda D7 dan D8 (kira-kira 1.3V) sudah cukup untuk menjalankan transistor Q2 dan Q1.
Akibatnya, relai mendapat energi dan tetap dalam kondisi itu selama beban tetap terhubung. Pada saat yang sama, kapasitor C2 akan terisi daya sekitar 7-8 volt melalui transistor Q2. Tetapi ketika beban (lampu di sini dalam seri dengan S2) terputus, transistor Q2 terputus. Namun, kapasitor C2 masih diisi dan mulai mengeluarkan melalui base transistor Q1.
Setelah beberapa waktu (yang pada dasarnya ditentukan oleh nilai C2), relai RL1 dinonaktifkan, yang mematikan input hantaran ke primer transformator TR1. Untuk melanjutkan daya lagi, sakelar S1 Push button harus ditekan sebentar. Penundaan mematikan catu daya bervariasi secara langsung dengan nilai kapasitor.
Sebuah transformator dengan tegangan sekunder 12V-0V, 250mA digunakan, namun dapat diubah sesuai kebutuhan pengguna (hingga maksimum 30V. Dan peringkat arus 1-ampere). Untuk menggambar lebih dari 300mA arus, IC regulator harus dilengkapi dengan heat sink kecil di atas isolator mika. Ketika tegangan sekunder transformator naik melebihi 12 volt (RMS), potensiometer RV1 harus dimensikan ulang. Juga, peringkat tegangan relai harus ditentukan sebelumnya.
Power Supply Variabel menggunakan LM338
Catu daya DC sering diperlukan untuk menghidupkan perangkat elektronik. Sementara beberapa membutuhkan catu daya yang diatur, ada banyak aplikasi di mana tegangan output perlu bervariasi.Power supply variabel adalah tempat di mana kita dapat mengatur tegangan output sesuai dengan persyaratan. Power supply variabel dapat digunakan dalam banyak aplikasi seperti menerapkan tegangan variabel ke motor DC, menerapkan tegangan variabel ke konverter DC-DC tegangan tinggi untuk menyesuaikan penguatan, dll. Sebagian besar digunakan dalam pengujian proyek elektronik .
Komponen utama dalam Power supply variabel adalah regulator mana pun yang outputnya dapat disesuaikan menggunakan cara apa pun seperti variabel resistor. IC regulator seperti LM317 memberikan tegangan yang dapat diatur mulai dari 1.25 hingga 30V. Cara lain menggunakan IC LM33.
Di sini rangkaian Power supply variabel sederhana menggunakan LM33 digunakan yang merupakan regulator tegangan arus tinggi.
LM 338 adalah regulator tegangan arus tinggi yang dapat memasok kelebihan arus 5 ampere ke beban. Tegangan output dari regulator dapat disesuaikan dari 1.2 volt hingga 30 volt. Hanya membutuhkan dua resistor eksternal untuk mengatur tegangan output. LM 338 milik keluarga LM 138 yang tersedia dalam 3 paket terminal.
Ini dapat digunakan dalam aplikasi seperti catu daya yang dapat disetel, regulator arus konstan, pengisi daya baterai, dll. Power supply variabel arus tinggi sangat penting untuk menguji rangkaian penguat daya tinggi, selama pemotretan masalah atau perbaikan.
Ini memungkinkan catu daya digunakan dengan beban transien yang tinggi dan kecepatan memulai dalam kondisi muatan penuh. Perlindungan beban berlebih tetap berfungsi bahkan jika pin penyetel diputus secara tidak sengaja.
Deskripsi Rangkaian
Rangkaian dasar terdiri dari bagian-bagian berikut:- Sebuah Transformator Step down menyebabkan penurunan tegangan AC sebesar 220V.
- Modul penyearah untuk memperbaiki sinyal AC.
- Kapasitor elektrolit yang menghaluskan untuk menyaring sinyal DC dan menghilangkan riak AC.
- LM338
- Sebuah variabel resistor
Cara Kerja Rangkaian
Power supply variabel menggunakan regulator tegangan positif LM338 ditunjukkan di bawah ini. Daya berasal dari transformator step down 0 ampere 5-30 volt. Modul penyearah 10 amp mengoreksi AC volt rendah ke DC yang dibuat bebas riak oleh kapasitor smoothing C1.Kapasitor C2 dan C3 meningkatkan respons transien. Tegangan output dapat diatur melalui Pot VR1 ke tegangan yang diinginkan dari 1.2 volt ke 28 volt. D1 melindungi terhadap C4 dan D2 melindungi terhadap C3 saat dimatikan. Regulator membutuhkan pendingin.
Vout = 1.2Volt (1+ VR1 / R1) + I AdjVR1.
