LAPORAN PRAKTIKUM

ELEKTRONIKA DASAR I

DESAIN DAN ANALISIS POWER

SUPPLY

YUSUF SIGIT PAMUNGKAS(1137030081)

September 29, 2014

JURUSAN FISIKA

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UIN SUNAN GUNUNG DJATI BANDUNG

2014

1

Abstract

In this lab conducted experiments to determine benefits as wave

rectifier diode, capable of designing a full-wave rectifier, able to ana-

lyze and understand the working principles and are able to design a

full wave regulator using zener and regulator IC doide LM78xx. This

practicum is done with 2 stages, namely the stage simulation using

multisim software, and experimental stage. The result, as wave recti-

fier diode bridges are able to convert the AC voltage signal into a DC

voltage.

Keyword: full wave, regulators, zener diode, IC LM78xx, diode

bridges

Ringkasan

Dalam praktikum ini dilakukan percobaan untuk mengetahui man-

faat diode sebagai penyearah gelombang, mampu merancang penyearah

gelombang penuh, mampu menganalisis dan memahami prinsip kerja

gelombang penuh dan mampu merancang regulator menggunakan doide

zener dan IC regulator LM78xx. Praktikum ini dilakukan dengan

2 tahap, yaitu tahap simulasi menggunakan software multisim, dan

tahap eksperimen. Hasilnya, diode bridges sebagai penyearah gelom-

bang mampu mengubah sinyal tegangan AC menjadi tegangan DC.

Kata Kunci: gelombang penuh, regulator, diode zener, IC LM78xx,

diode bridges

1

1 Pendahuluan

1.1 Latar Belakang

Semua peralatan elektronika menggunakan sumber tenaga untuk beroperasi.

Sumber tenaga tersebut bermacam-macam, ada yang dari baterai, accu, dan

ada pula yang langsung menggunakan tegangan listrik jala-jala PLN. Untuk

dapat menggunakan tegangan listrik yang berasal dari PLN untuk alat-alat

elektronika tertentu tidak bisa langsung digunakan akan tetapi harus dis-

esuaikan dengan tegangan yang diperlukan oleh peralatan tersebut. Penye-

suaian tegangan ini dilakukan oleh sebuah alat yng dinamakan Power Supply

atau adaptor.

Didalam kerangka power supply sendiri terdapat beberapa komponen

elektronik lain yang masing-masingnya memiliki peran dan fungsi tersendiri.

Seperti transformator step down, diode bridge, kapasitor dan diode zener

atau bisa juga menggunakan regulator IC LM78xx. Oleh karena itu, untuk

dapat mengetahui manfaat diode sebagai penyearah dan mampu merancang

regulator menggunakan diode zener dan IC LM78xx serta menganalisis dan

memahami prinsip kerja penyearah gelombang penuh, maka dilakukanlah

praktikum yang berjudul Desain dan Analisis Power Supply ini.

1.2 Tujuan

1. Mengetahui manfaat diode sebagai penyearah.

2. Mampu merancang penyearah gelombang penuh.

3. Mampu menganalisis dan memahami prinsip kerja penyearah gelom-

bang penuh.

4. Mampu merancang regulator menggunakan diode zener dan IC Regu-

lator 78xx.

2

1.3 Dasar Teori

Power supply adalah piranti yang digunakan untuk mengubah arus AC men-

jadi arus DC dengan level tegangan sesuai dengan kebutuhan suatu alat terse-

but. Pinsip kerja power supply adalah menurunkan tegangan AC, menyear-

ahkan tegangan AC sehingga menjadi DC dan menstabilkan tegangan DC.

Power supply terdiri dari empat bagian utama, yaitu bagian penurun

tegangan menggunakan transformator step down, bagian penyearah meng-

gunakan diode bridge, filter menggunakan kapasitor, serta bagian regulator

menggunakan diode zener atau menggunakan IC LM78xx.

Transformator penurun tegangan

Transformator bekerja berdasarkan Hukum Faraday, besar tegangan

output diperolehdari perbandingan jumlah lililtan pada kumparan primer

dan skundernya.

V out/V in = Nout/Nin (1)

Relasi besar tegangan puncak dan tegangan rms dapat dirumuskan

sebagai

V rms = V p/

2 (2)

Gambar 2.1 Power supply dengan regulator diode zener

Penyearah gelombang penuh

Prinsip penyearah (rectier) yang paling sederhana ditunjukkan pada

gambar-1 berikutini. Transformator (T1) diperlukan untuk menurunkan

tegangan AC dari jala-jala listrikpada kumparan primernya menjadi

tegangan AC yang lebih kecil pada kumparan sekunder. Tegangan

rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh menggunakan diode

bridge, adalah:

V dc = 2V p/pi (3)

3

Sedangkan frekuensi outputnya adalah:

Foutdioda = Findioda (4)

Filter Kapasitor

Pada rangkaian penyearah yang hanya menggunakan dioda penyearah

masihmemiliki sinyal ac sehingga belum searah seperti halnya tegangan

dc pada baterai. Sinyalac yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple.

Untuk memperkecil nilai ripple dapat digu-nakan lter kapasitor. Se-

makin besar nilai kapasitor maka akan semakin kecil nilai tegangan

ripple.

V ripple = Idc/Foutdioda.C (5)

Sehingga besar tegangan rata-rata DC pada penyearah gelombang penuh

menggunakan diodebridge dan lter kapasitor adalah:

V dc = V p V ripple/2 (6)

Regulator tegangan

Untuk memperoleh suatu catu daya dengan nilai keluaran yangtetap

maka digunakanlah dioda zener yang bekerja pada saat dipanjar mundur

(reverse bias),diode zener ini haya akan dapar bekerja saat tegangan

yang diberikan melebihi breakdown voltage. Berikut adalah perbandin-

gan besar ripple pada input dan output dari system regulatordioda

zener.

V z/V s = Rz/Rs (7)

Selain menggunakan dioda zener, sistem regulator tegangan dapat juga

dibuat dengan menggunakan IC LM78xx. Dimana xx adalah tegangan

output yang diinginkan.

4

Gambar 2.2 Power supply dengan regulator IC LM78xx

5

2 Metode Praktikum

2.1 Waktu dan Tempat

Praktikum ini berlangsung pada tanggal 18 September 2014 bertempat di

Laboratorium Fisika.

2.2 Alat dan bahan yang digunakan antara lain:

1. Papan PCB

2. Spidol

3. Solder

4. Timah

5. Multimeter

6. Osiloskop PC

7. Kabel Koneksi

8. Transformator

9. Dioda

10. Dioda zener

11. Kapasitor

12. Resistor

2.3 Prosedur Percobaan:

Gambar 2.3 Power supply dengan regulator diode zener

6

Gambar 2.4 Power supply dengan regulator IC LM78xx

Susunlah rangkaian seperti pada gambar diatas. Carilah alat dan bahan

pada komputer anda. Pilihlah group sourches setelah itu pilih family power

sourches lalu masukan komponen ac power dan ground. Untuk mencari kom-

ponen kapasitor, resistor dan ts power virtual, maka harus masuk terlebih

dahulu ke group basic untuk komponen terakhir, yaitu 1B4B42 pilih group

diodes setelah itu oilih kembali fwb, maka akan ditemukan 1B4B42. Untuk

rangkaian dioda bridge tambahkan komponen LM7812CT pada family power

regulator dan basic power, sedangkan untuk rangkaian dioda zener gunakan

komponen zener virtual pada family diodes virtual. Setelah alat dan ba-

han telah diketahui dan ditemukan, maka rangkailah sesuai dengan gambar

diatas.

7

2.3.1 Diagram Alir

Mulai

Memasang diode bridges, kapasitor, resistor dan diode zener/IC LM7812CT ke papan PCB

Merekatkanya dengan solder dan timah

Hubungkan ke transformator step down

Hubungkan ke multimeter

Menyalakan power supply

Pengujian dan analisis tegangan output disetiap komponen

Selesai

8

3 Hasil dan Pembahasan

3.1 Data Hasil Pengamatan

3.1.1 Tabel 1. Simulasi Power Supply dengan Dioda Zener

No. Vtrafo (V) Vd.bridges (V) Vkapasitor (V) VR1 (V) VR2 (V) Vregulator (V)1 25.42 35.57 37.72 3.436 3.31 3.452 33.56 35.17 36.90 3.438 3.72 3.443 15.87 33.32 34.19 3.374 3.65 3.35

3.1.2 Tabel 2. Simulasi Power Supply dengan IC LM7812CT

No. Vtrafo (V) Vd.bridges (V) Vkapasitor (V) Vregulator (V)1 13.08 12.62 12.62 12.532 25.42 25.08 25.08 12.5613 33.76 33.42 33.42 12.563

3.1.3 Tabel 3. Eksperimen Power Supply dengan Dioda Zener

No. Vtrafo (V) Vd.bridges (V) Vkapasitor (V) VR1 (V) VR2 (V) Vregulator (V)1 0.14 0.12 0.12 0.11 0.11 0.1

9

3.2 Pembahasan

Pada power supply tegangan masuk ke transformator step down. Trans-

formator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-

balik tinggi menjadi rendah, Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah

ketika kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik,

perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet

yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi

dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung

kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi

timbal-balik (mutual inductance).Ketika arus listrik dari sumber tegangan

yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya)

medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang

dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Setelah itu tegangan masuk ke diode. Diode adalah suatu komponen

elektronik yang dapat melewatkan arus pada satu arah saja. Dioda yang di-

gunakan adalah dioda bridge yaitu dengan penyearah jembatan yang mem-

punyai sifat menonjolkan puncak tegangan yang sama dengan penyearah

setengah gelombang dan mempunyai nilai rata-rata lebih tinggi dari pada

penyearah gelombang penuh.

Pada penyearah yang hanya menggunakan diode penyerah masih memiliki

sinyal ac sehingga belum searah seperti halnya tegangan dc pada baterai.

Sinyal ac yang tidak diinginkan ini dinamakan ripple. Untuk memperkecil

nilai ripple dapat digunakan filter kapasitor. Semakin besar nilai kapasitor

maka akan semakin kecil nilai tegangan ripple.

Kemudian tegangan masuk ke kapasitor. Fungsi dari kapasitor adalah

sebagai penyimpan muatan, selain itu kapasitor berfungsi sebagai filter yaitu

untuk mengubah sinyal-sinyal gelombang penuh ke tegangan DC yang tetap.

Dengan adanya kapasitor tegangan keluaran tidak segera turun. Hal ini dise-

babkan karena kapasitor memerlukan waktu untuk mengosongkan muatan-

nya. Sebelum tegangan kapasitor turun banyak, tegangan pada kapasitor

sudah naik lagi. Tegangan berubah yang terjadi disebut tegangan riak.

Pada saat dioda menghubungkan langsung ke kapasitor, kapasitor diisi

10

sampai tegangan puncak. Tepat melewati pucak positif dioda berhenti meng-

hantar switch menjadi terbuka karena kapasitor memiliki tegangan sumber

yang lebih sedikit dari tegangan puncak, dioda mengalami prategangan ba-

lik. Selanjutnya kapasitor membuang muatanya melalui resistansi beban

(RL). Tetapan waktu pembuangan (perkalian RL dan C) dibuat lebih besar

dari pada periode sinyal masuk. Karena hal ini, kapasitor kehilangan seba-

gian kecil muatanya selama waktu putus dari dioda. Hal ini bisa dilihat di

hasil simulasi osiloskop yang kami peroleh. Riak-riak kecil disebabkan oleh

pengisian dan pembuangan kapasitor. Hal ini bisa dilihat di hasil simulasi os-

iloskop yang kami peroleh. Makin kecil riaknya makin baik. Ssalah satu cara

untuk mengurangi riak dengan cara menambah tetapan waktu pembuangan.

Lalu tegangan masuk ke IC LM7812CT yang berfungsi sebagai regulator

untuk pengaturan tegangan yaitu mempertahankan tegangan keluaran yang

tetap meskipun arus yang melaluinya berubah.

3.3 Analisis Data

Berdasarkan data yang diperoleh, simulasi rangkaian praktikan telah sesuai

dengan teori-teori yang dijabarkan pada dasar teori diatas. Akan tetapi,

masih terdapat kesalahan yang praktikan lakukan pada saat pengukuran

hasil eksperimen yang disebabkan karena keterbatasan dari sang pengamat

ataupun kurang tepatnya praktikan dalam merangkai rangkaian percoabaan.

Dan pada saat pengukuran kedua pada hasil eksperimen, kapasitor tiba-tiba

meledak sehingga tidak bisa mendapatkan data kedua dan ketiga.

11

4 Kesimpulan

Berdasarkan hasil praktikum yang diperoleh, maka dapat disimpulkan seba-

gai berikut:

1. Diode bridges sebagai penyearah gelombang mampu mengubah sinyal

tegangan AC menjadi tegangan DC.

2. Ada 3 bagian utama dalam penyearah gelombang penuh, yaitu penurun

tegangan (transformator step down), penyearah gelombang (diode) dan

filter (kapasittor).

3. Prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan dioda brigde hanya

ada 2 dioda saja yang menghantarkan arus untuk setiap siklus tegangan

AC sedangkan 2 dioda lainnya bersifat sebagai isolator pada saat siklus

yang sama.

4. Dioda zener dan IC regulator LM7812CT berfungsi untuk memperoleh

suatu catu daya dengan nilai keluaran yang tetap yang bekerja pada

saat dipanjar mundur (reverse bias).

12

References

[1] Floyd dan Buchla. Fundamental of analog circuits. Prentice Hall,

New Jersey, 2008.

[2] Malvino. Prinsip-prinsip elektronika I. 1994. Jakarta: Erlangga.

[3] Sutrisno. Elektronika Teori dan Penerapannya. 1985. Bandung: ITB.

[4] Alamsyah, Firman. Cara Kerja Power Supply. Available at

http://firmancomputer2.blogspot.com/2013/02/cara-kerja-power-

supply.html. Diakses pada hari Minggu, 21 September 2014 pukul 08.00

WIB.

[5] Elklasik. Penyearah Gelombang Penuh. Available at

http://elkaasik.com/penyearah-gelombang-penuh/. Diakses pada

hari Minggu, 21 September 2014 pukul 08.10 WIB.

[6] Putut, son. DC Power Supply. Available at

http://teuinsuska2009.files.wordpress.com/2010/10/didaktik-3-power-

supply.pdf. Diakses pada hari Selasa, 23 September 2014 pukul 19.30

WIB.

[7] Irniyah, Ewit. Penyearah Setengah Glom-

bang, Gelombang Penuh, Bridge. Available at

http://elektronika11c.blogspot.com/2013/05/penyearah-setengah-

gelombang-gelombang.html. Diakses pada hari Senin, 29 September

2014 pukul 08.00 WIB.

13

LAMPIRAN

Rangkaian Power Supply dengan IC LM7812CT

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Trafo

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Diode Bridges

14

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Kapasitor

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada IC LM7812CT

Rangkaian Power Supply dengan Diode Zener

15

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Trafo

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Diode Bridges

16

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Kapasitor

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Resistor 2

17

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Diode Zener

Grafik Osiloskop Pengukuran Tegangan Pada Resistor 1

18