BEKALAN KUASA DC
MODUL 4
Modul ini membolehkan murid membina unit bekalan kuasa dc teratur boleh laras dan dapat memahami bagaimana unit ini berfungsi.
OBJEKTI F
Diakhir modul ini murid akan dapat : 1.
Men Meneran erangk gkan an kenda endali lian an lita litarr bek bekal alan an kuas kuasaa DC. DC.
2.
Meny Menyam ambu bung ng lita litarr beka bekala lan n kuas kuasaa tera teratu turr bole boleh h lara laras. s.
3.
Men Mengesa gesan n kero kerosa sak kan lit litar ar bek bekal alan an kua kuasa sa ter terat atu ur bole boleh h laras menggunakan meter pelbagai dan osiloskop.
4.
Menerangkan kendalian litar bekalan kuasa teratur boleh laras.
5.
Men Mengama gamalk lkan an lang langk kah-l ah-lan ang gkah kah kesel eselaamata matan n.
4.1 4.1 BE BEKA KALA LAN N KUASA KUASA
Kuasa elaktrik yang dibekalkan dalam negara kita adalan dalam bentuk ac 240V RMS dan 50Hz. Walau bagaimana pun voltan dc amat diperlukan untuk mengendalikan sebahagian besar alatan elektronik contohnya Radio. Peralatan elektronik lain juga memerlukan voltan dc samada dalam nilai yang lebih tinggi atau rendah dan memerlukan voltan dc yang stabil. Bekalan kuasa dc adalah merupakan satu liitar elektronik yang menukarkan voltan bekalan utama ac 240V kepada voltan dc yang diperlukan.
Litar bekalan kuasa dc mengandungi 4 komponen atau atau bahagian utama : 1. Pengubah : Menurun atau menaikan voltan ac masukan 240V kepada nilai yang dikehendaki. 2. Penerus : Menukarkan voltan ac kepada voltan dc dc berdenyut. 3. Penapis : Proses untuk menghasilkan voltan dc yang linar tanpa berdenyut. 4. Pengatur : Kebolehan Kebolehan bekalan bekalan kuasa menghasilkan menghasilkan voltan voltan dc yang tetap walaupun berlaku berlaku perubahan pada beban keluaran atau voltan masukan.
Rajah 4.1 menunjukkan gambarajah blok bekalan kuasa lelurus.
Voltan ac.
Pengubah
Penerus
Penapis
Pengatur Voltan
Voltan dc.
Rajah 4.1 : Gambarajah Blok Bekalan kuasa Lelurus
Pengubah
Gambarajah blok bekalan kuasa a.t. mempunyai lima peringkat. Setiap peringkat mempunyai fungsi masing-masing. Blok yang pertama ialah pengubah ( transformer ). Pengubah yang biasa digunakan ialah ialah pengub pengubah ah penuru penurun n ( step-down transformer ). Bahagian Bahagian primer primer pengubah pengubah bekalan kuasa disambungkan kepada bekalan kuasa ac 240V 50 Hz di Malaysia dan bahagian sekunder diturunkan mengikut kesesuaian peralatan elektronik yang digunakan.
Selain daripada itu oleh kerana pengubah terbina dari dua belitan gelung primer dan sekunder yang tiad tiadaa lang langsu sung ng hubu hubung ngan an teru teruss anta antara ra kedu keduan anya ya mela melain inka kan n deng dengan an pros proses es aruh aruhan an,, maka maka penggunaannya juga bertujuan untuk mengasingkan rangkaian litar-litar dipihak sekunder daripada talian bekalan ac yang tinggi di pihak primer. Pengasingan ini dapat mengelakkan pengguna dipihak seku sekund nder er dari dari terk terken enaa keju kejutan tan elek elektr trik ik volt voltan an AC yang yang ting tinggi gi.. Peng Pengas asin inga gan n itu itu juga juga dapa dapatt mengelakkan litar primer menerima kesan dari sebarang kerosakan litar di lilitan sekunder.
Pengubah mempunyai belitan primer dan belitan sekunder. Nisbah bilangan belitan primer kepada bilangan belitan sekunder adalah nisbah lilitan pengubah .
Rajah 4.2 : Transformer Transformer
Nisbah lilitan transformer =
Np Ns
Nisbah voltan berkadaran kepada voltan voltan teraruh di lilitan primer kepada lilitan sekunder. sekunder.
Apabila jumlah lilitan sekunder sedikit dibandingkan dengan lilitan primer, voltan di sekunder lebih rendah dari voltan di primer. Voltan sekunder boleh dikira dengan.
Vs Rajah 4.3 : Pengubah Tap Tengah
Contoh :
Satu pengubah dengan nisbah lilitan 4:1 dibekalkan dengan voltan 240 V 50Hz. Kirakan voltan sekundernya.
Penyelesaian :
Vs = x Vp
Vs = 1 x 240V 4 = 60 V
PENERUS
i.
PENERUS GELOMBANG SEPARUH
Diod adalah merupakan satu komponen elektronik yang mempunyai rintangan yang sangat rendah semasa ia dipincang hadapan dan mempunyai rintangan yang amat tinggi apabila dipincang songsang. Arus hanya akan mengalir melalui diod apabila ia dipincang hadapan dan akan menentang pengaliran arus semasa dipincang songsang, ini bermakna bahawa diod hanya membenarkan arus mengalir melaluinya dalam satu arah sahaja.
Rajah 4.2 adalah satu litar mudah penerus gelombang separuh menggunakan diod separuh pengalir.
Rajah 4.2 Litar penerus gelombang separuh
Apabila titik A menerima separuh kitar positif, voltan yang teraruh akan menghasilkan setengah kitar positif juga di titik B, dengan yang demikian anod akan menerima voltan positif pada anod yang menjadikan diod dipincang hadapan, maka diod akan membenarkan arus mengalir melaluinya. Arus akan mengalir dari titik B, melalui diod ke sebelah bahagian atas perintang bebab R L yang menjadi kekutuban positif dan terus ke bahagian bawah perintang R L yang menjadi kekutuban negatif dan kembali ke titik B melalui belitan sekunder pengubah. Hasilnya setengah kitar positif akan terhasil pada titik keluaran.
Sebaliknya apabila titik A menerima separuh kitar negatif menjadikan titik B juga negatif, diod akan dipincang songsang, maka diod dalam keadaan tidak membenarkan arus mengalir melaluinya,
dengan yang demikian tiada voltan keluaran akan terhasil pada titik keluaran. Bentuk gelombang masukan dan keluaran ditunjukkan dalam rajah 4.3
Rajah 4.3 Bentuk gelombang masukan dan keluaran penerus gelombang separuh
ii.
PENERUS GELOMBANG PENUH
Penerus gelombang penuh mempunyai dua diod separuh pengalir dan pengubah bertap tengah pada belitan sekunder seperti dalam rajah 4.4
Rajah 4.4 Litar penerus gelombang penuh
Merujuk kepada rajah 4.5. Apabila titik A pada setengah kitar positif, titik C akan menjadi negatif manakala titik B adalah keupayaan kosong. D 1 akan dipincang hadapan sebab anod D1 menerima voltan positif manakala D 2 dipincang songsang sebab anod D 2 menerima voltan negatif. Arus akan mengalir melalui D 1, perintang beban R L dan balik ke titik A melalui titik B tap tengah belitan sekunder. Dalam keadaan ini hanya D 1 sahaja yang membenarkan arus mengalir manakala D 2 berada pada keadaan tidak berfungsi (off ). Oleh itu setengah kitar positif akan terhasil merentas R L pada titik keluaran.
Pada setengah kitar lagi, titik A adalah setengah kitar negatif dan titik C positif. Dalam keadaan ini D1 akan dipincang songsang dan D 2 dipincang hadapan. D 2 akan membenarkan arus mengalir manakala D 2 dalam keadaan tidak berfungsi ( off ). Arus akan mengalir dari titik C melalui D 2 dan perintang beban R L dan balik ke titik C melalui tap tengah belitan sekunder titik B. Oleh itu setengah kitar positif juga akan terhasil merentas R L pada titik keluaran.
Bentuk gelombang masukan dan keluaran ditunjukkan dalam rajah 4.5
Rajah 4.5 Bentuk gelombang masukan dan keluaran penerus gelombang penuh
iii.
PENERUS TETIMBANG
Penerus tetimbang juga adalah merupakan satu lagi jenis penerus gelombang penuh. Tatarajah penerus tetimbang adalah dimana ia menggunakan empat diod separuh pengalir dan pengubah yang sama seperti yang digunakan dalam penerus gelombang separuh iaitu pengubah yang tidak bertap tengah. Dalam penerus jenis ini, dua diod akan berfungsi dalam satu masa dan dua diod lagi dalam keadaan tidak berfungsi ( off ). Rajah 4.6 menunjukkan litar penerus tetimbang dan bentuk gelonbang keluaran yang terhasil.
Rajah 4.6 Litar penerus tetimbang
Merujuk kepada rajah 4.6. Apabila titik A pada setengah kitar positif maka titik B akan menjadi negatif, oleh yang demikian diod D 3 dan D4 akan dipincang hadapan sebab anod D 3 mendapat voltan positif manakala katod D 4 mendapat voltan negatif. Manakala D 1 dan D2 dipincang songsang sebab katod D1 menerima voltan positif manakala anod D 2 menerima voltan negatif. Arus akan mengalir dari titik A melalui D 3, R L yang mana setengah kitar positif terhasil merentas R L iaitu pada titik keluaran, seterusnya arus akan mengalir melalui bumi ke titik B dan terus balik ke titik A melalui belitan sekunder.
Sebaliknya apabila titik A menerima setengah kitar negatif manakala titik B adalah positif, maka D
1
dan D2 akan mendapat pincang hadapan sebaliknya D 3 dan D4 dipincang songsang. Dengan yang
demikian arus akan mengalir dari titik B melalui D 2 ke punca positif R L terus ke bumi, maka setengah kitar positif akan terhasil merentas R L iaitu pada titik keluaran, seterusnya arus akan terus mengalir melalui D 1 ke titik A dan balik ketitik B melalui belitan sekunder.
Penapis
Keluaran litar penerus adalah voltan dc berdenyut. Untuk mendapatkan voltan dc keluaran yang lebih linar, penapis diperlukan. Rajah 4.7 menunjukkan bentuk gelombang sebelum dan selepas litar penapis. V
V
V t
t
t Voltan a.t. berdenyut
Voltan a.t. beriak
Litar Penerus Gelombang
Litar Penapis
Separuh
Rajah 4.7 : Gelombang keluaran sebelum dan selepas penapis
Tugas utama penapis ialah untuk menukarkan voltan dc berdenyut kepada voltan dc yang tulin tanpa denyut atau riak seperti keluaran voltan dc dari sebuah bateri. Walau bagaimana pun, tidak semua penapis dapat menghasilkan voltan dc tulin. Voltan keluaran penapis biasanya voltan dc yang masih belum linar. Voltan ini adalah percampuran voltan dc dan sedikit voltan ac yang dipanggil sebagai voltan riak. Rajah 4.8 menunjukkan bentuk gelombang voltan dc tulin.
V
Va.t. t
Rajah 4.8 : Voltan dc. tulen
Satu litar penapis diperlukan untuk mengurangkan atau membuang semua voltan riak. Litar penapis yang biasa digunakan ialah penapis menggunakan kapasitor s ahaja atau RC.
i
Penapis kapasitor C
Penapis yang asas adalah penapis kapasitor di mana kapasitor dipasang selari dengan perintang beban (R L) seperti rajah 4.9
Rajah 4.9 : Penapis kapasitor
Antara kebolehan kapasitor ialah menyimpan dan membuang cas. Ia menerima cas apabila ada bezaupaya merentasinya, kemudian menyimpannya selama mungkin dan cas itu akan hanya dinyahcas apabila ada pengaliran lengkap untuk arus mengalir antara dua hujungnya.
Rajah 4.10 : Bentuk gelombang masukan dan keluaran penapis kapasitor dari penerus gelombang separuh
Apabila voltan 12V susut merentasi R L sewaktu permulaan masukan setengah kitar positif yang pertama, kapasitor C juga akan mendapat cas 12V seperti yang ditunjuk pada gelombang keluaran dari A ke B. Kemudian, apabila V RL ini menurun untuk menjadi 0, kapasitor C mula membuang cas.
Masa yang diambil oleh kapasitor C untuk membuang cas ini adalah lebih panjang seperti yang ditunjukkan dalam rajah 4.10, iaitu dari B ke C. Tetapi sebelum sempat kapasitor C habis membuang casnya sehingga sifar, satu lagi denyut voltan masukan bagi setengah kitar positif yang kedua ujud merentasi R L ditunjukkan pada titik L, menyebabkan C 1 sekali lagi mendapat cas sehingga 12V ( ke titik M ).
Hal yang sama pun berlaku berulang kali pada setiap setengah kitar voltan masukan. Perhatikan bahawa kapasitor C akan membuang cas dari M ke N, tetapi sampai di X ia mendapat cas semula dari denyut ketiga. Begitulah seterusnya.
Akibat dari proses ini, voltan keluaran yang terhasil kini hanya berubah dari lingkungan l5V ke 12V ( perubahan lebih kurang 7Vpp saja ), tidak lagi berubah begitu banyak seperti sebelum ditapis iaitu dari 0 ke 12V (perubahan 12Vp-p). Ini bermakna kapasitor C telah dapat mengurangkan nilai Vp-p voltan riak.
Nilai kapasitor yang sesuai diperlukan untuk mengurangkan voltan riak ini kepada satu perubahan yang paling minima, sehingga boleh mencapai satu nilai voltan a.t. yang tulin dan bersih iaitu sehingga sifar.
Rajah 4.11 menjelaskan bahawa nilai kapasitor yang lebih besar akan mengurangkan voltan riak dimana kapasitor yang bernilai tinggi akan mengambil masa yang lebih panjang untuk membuang cas, iaitu angkatap masanya lama ( t = RC ).
Rajah 4.11 : Bentuk gelombang voltan riak bagi nilai Kapasitor C 10uF dan 100uF
Rajah 4.11 menunjukkan bahawa, dengan menggunakan kapasitor penapis C bernilai 10uF, masa yang diambil untuk membuang cas ialah hingga ke titik C. Voltan riaknya kelihatan bernilai besar. Dengan menggunakan kapasitor penapis C bernilai 100uF pula, nilai voltan riaknya berkurang sedikit kerana angkatap masa kapasitor itu lebih panjang iaitu sehingga titik Q.
Dengan menambah nilai kapasitor, voltan riak akan dapat dikurangkan sehinggalah ada suatu nilai kapasitor yang mempunyai angkatap masa yang cukup panjang untuk mendapatkan voltan a.t. bersih tanpa riak dan tetap.
ii
Penapis R-C
Penapis RC ialah satu litar yang kita tambah selepas penapis kapasitor. Penapis RC terhasil dengan meletakkan satu perintang bersiri dan satu kapasitor selari dengan beban ( R L ). Perintang (R) akan menyusutkan voltan riak kepada suatu nilai yang lebih kecil. Kapasitor C 2 membantu proses penapisan voltan riak yang masih ada disamping itu sedikit voltan akan susut merentas R. Rajah 4.12 menunjukkan satu litar penapis RC yang disambung selepas peringkat penerus.
Rajah 4.12 : Penapis RC
Walau bagaimana pun, penapis RC ini telah menimbulkan sedikit keburukan iaitu nilai voltan dc keluaran merentas R L juga akan tersusut kepada suatu nilai yang lebih rendah sebab voltan akan susut merentas R yang disambung sesiri dengan talian voltan.
Pengatur voltan
Bekalan kuasa yang baik mesti mempunyai pengatur voltan, dimana fungsi pengatur voltan ini adalah untuk menghasilkan voltan dc yang stabil walaupun berlaku perubahan beban keluaran atau voltan masukan. Tanpa pengatur voltan, voltan keluaran akan berubah apabila bekalan masukan atau rintangan beban berubah.
Rajah 4.13, menunjukkan simulasi pengatur voltan dimana litar ini menerima voltan dc dari penerus dan penapis sebanyak 15V dan keluaran pengatur memerlukan voltan sebanyak 12V yang telah susut merentas R A sebanyak 3V. Sekiranya berlaku perubahan kepada beban R L yang menyebabkan voltan keluaran berkurang maka nilai R A perlulah juga dikurangkan supaya voltan keluaran akan tetap kepada 12V, untuk melaras R A secara manual adalah mustahil, oleh yang demikian satu litar pengatur voltan perlulah diadakan untuk mengatur voltan itu secara automatik.
Rajah 4.13 : Simulasi pengatur voltan
Terdapat tiga litar pengatur voltan yang biasa digunakan:•
pengatur voltan diod zener
•
pengatur voltan siri bertransistor
•
i
pengatur voltan litar bersepadu (I.C)
Pengatur voltan diod zener
Pengatur voltan mudah adalah dengan menggunakan diod zener. Di od Zener akan beroperasi sebagai pengatur voltan semasa pincang songsang. Diod Zener mempunyai keistimewaan yang tersendiri iaitu boleh mengaturkan voltan jika beroperasi di dalam kawasan zener. Untuk beroperasi di kawasan zener, voltan masukan mesti lebih besar daripada voltan zener dan rintangan beban tidak menyebabkan arus zener menjadi kosong.
Rajah 4.14 : Pengatur voltan menggunakan diod zener
ii
Pengatur voltan bertransistor
Terdapat dua jenis pengatur voltan bertransistor :
a)
a)
Pengatur transistor pirau
b)
Pengatur transistor siri
Pengatur transistor pirau
Rajah 4.15 menunjukkan litar pengatur voltan jenis transistor pirau. Diod zener digunakan untuk mebberikan voltan yang tetap antara tapak dan pemungut transistor Q 1.
Jika rintangan beban bertambah, voltan keluaran akan turut meningkat iaitu menjadi lebih positif. Maka ini bermakna voltan merentas D Z/R S juga bertambah iaitu voltan Rs yang meningkat sebab voltan DZ tetap. Peningkatan voltan susut merentas R S menjadikan pincang hadapan transistor Q 1 dan Q2 bertambah, dengan bertambahnya voltan pincang Q 2 menjadikan IC transistor Q2 meningkat, oleh yang demikian menjadikan lebih banyak voltan akan susut merentas R 1, maka ia akan mengurangkan semula voltan keluaran kenilai yang asal.
Apabila rintangan beban berkurang, maka kendalian litar adalah sebaliknya. Apabila voltan masukan berubah maka voltan keluaran juga akan berubah sepertimana perubahan yang berlaku di masukan, maka litar akan mengatur semula voltan keluarannya supaya tetap.
Rajah 4.15 : Pengatur voltan transistor pirau
b)
Pengatur transistor siri.
Transistor yang disambung sesiri dengan beban akan mengawal nilai voltan masukan yang dibenarkan ke keluaran. Voltan keluaran akan disampelkan oleh satu litar yang membekalkan voltan suapbalik yang akan dibandingkan dengan voltan rujukan.
Rajah 4.16, adalah satu litar pengatur siri mudah. Perintang R S adalah untuk membolehkan arus songsang diod zener dikendalikan pada kawasan runtuh ( breakdown region) ini untuk memastikan tapak Q1 pada nilai yang tetap pada nilai D Z 12V. Nilai voltan keluaran pengatur adalah l ebih rendah dari nilai DZ sebab VDZ – VBE dimana VBE ialah 0.6V. Manakala voltan susut merentas pemungut dan pengeluar (VCE) ialah :
VCE = Vin - Vout = 18 – 11.4 = 6.6V
Sekiranya rintangan beban dalam litar yang dirtunjukkan dalam rajah 4.15 berkurang, voltan keluaran (VOUT) juga akan menyusut iaitu menjadi kurang positif, ini bermakna voltan pengeluar (V E) transistor Q1 juga berkurang, iaitu berkurang positif atau bertambah negatif, maka V BE akan bertambah.
Apabila pincang hadapan sesuatu transistor bertambah, rintangan antara pemungut dan pengeluar (R CE) akan berkurang. Oleh yang demikian voltan susut merentas pemungut dan pengeluar (V CE) transistor Q1 akan berkurang maka akan mengembalikan nilai voltan keluaran kepada nilai yang asal.
Rajah 4.16 : Pengatur Voltan Siri Bertransistor
Begitu juga sebaliknya jika perubahan berlaku kepada masukan voltan dc tak teratur. Contohnya jika voltan masukan bertambah, vltan keluaran pengatur juga akan bertambah. Ini akan menjadikan pengeluar Q 1 menjadi hampir kepada nilai voltan dasar, menjadikan voltan pincang V BE berkurang. Berkurangnya V BE menjadikan R CE bertambah dan V CE bertambah, maka voltan keluaran dapat dikurangkan kenilai yang asal.
Rajah 4.17 adalah gambarajah blok pengatur voltan boleh laras. Transistor pengatur siri : mengawal sebarang perubahan voltan pada keluaran supaya voltan keluaran dalam keadaan yang tetap. Sampel dan pelarasan
: sebahagian voltan teratur di suapbalik ke pembanding dan melaras voltan dc keluaran yang dikehendaki..
Voltan rujukan
: mempunyai voltan rujukan yang tetap.
Pembanding
: membandingkan dua voltan iaitu voltan rujukan dan vltan sample.
Penguat ralat
: Menerima sebarang perubahan voltan antara voltan sample dan voltan rujukan untuk memberi pincang kepada penguat. Isyarat ralat tadi disalurkan ke transistor pengatur siri untuk melaras pincang depan transistor.
TRANSISTOR PENGATUR SISI
PENGUAT RALAT
VOLTAN DC TAK TERATUR
VOLTAN RUJUKAN
PEMBANDING
VOLTAN DC TERATUR
SAMPEL DAN PELARASAN
Rajah 4.17 : Gambarajah blok pengatur voltan boleh laras
Rajah 4.18 adalah satu lagi litar pengatur voltan siri dimana keluarannya boleh dilaras. Litar ini mempunyai dua fungsi : 1.
Voltan keluaran boleh dilaras kepada nilai voltan minima dan maksima yang dikehendaki.
2.
Mengatur voltan keluaran supaya tetap.
Rajah 4.18 : Pengatur voltan boleh laras
Diod zener dan perintang Rs memberikan voltan rujukan yang tetap pada pengeluar Q 2. Rangkaian R 1, VR 1 dan R 2 adalah pembahagi voltan merentasi keluaran dan berkadaran voltan yang sesuai untuk dasar Q2. Jika voltan diod zener 12V, voltan yang sesuai pada tapak Q 2 adalah lebih kurang 12.6V ( V BE = 0.6V ). Perintang RB memberikan voltan pincang hadapan kepada Q 1. Rajah 4.19 adalah litar persamaannya.
VR mewakili rintangan antara pemungut dan pengeluar transistor Q2 Rajah 4.19 : Litar persamaan pengatur voltan boleh laras
Kendalian litar sebagai pengatur voltan boleh laras : Merujuk kepada rajah 4.18, sebarang perubahan pada transistor Q 2 akan mengubah pincang hadapan transistor Q 1. Jika gelangsar VR 1 pada A, maka V B transistor Q2 akan bertambah positif dan menjadikan V BE transistor Q2 juga bertambah, Arus IC transistor Q 2 juga bertambah ini bermakna V B transistor Q1 berkurang positif, maka VBE transistor Q1 berkurang, dengan itu IC dan I E transistor Q1 berkurang. Berkurangnya IC atau IE transistor Q1 menjadikan rintangan pemungut dan pengeluar transistor Q 1 bertambah, maka voltan keluaran akan menjadi minima. Apabila gelangsar VR 1 pada B maka kendalian litar adalah disebaliknya dimana voltan keluaran adalah dalam keadaan maksima.
Kendalian litar sebagai pengatur voltan : Dalam waktu yang sama litar ini juga akan mensetabilkan voltan keluarannya. Jika berlaku perubahan pada beban atau voltan masukan pengatur akan mengekalkan keluarannya.
Jika rintangan beban keluaran bertambah, voltan keluaran juga akan bertambah, maka V
B
transistor
Q2 juga bertambah iaitu V BE transistor Q2 bertambah. Bertambahnya V BE menjadikan IB dan IC transistor Q2 juga bertambah, V B transistor Q1 berkurang positif maka V BE transistor menjadi berkurang, I C dan IE transistor Q1 berkurang menjadikan ritangan antara pemungut dan pengeluar
transistor Q1 bertambah, voltan susut juga bertambah dan dengan itu voltan keluaran yang meningkat tadi akan dikurangkan semula kenilai yang asal.
iii
Pengatur voltan Litar Bersepadu (I.C)
Pengatur voltan siri 78XX dan 79XX adalah antara pengatur voltan jenis IC yang mudah. IC ini hanya mempunyai tiga terminal dimana tanda XX adalah menunjukkan nilai voltan keluaran manakala angka kedua menunjukan kekutuban voltan masukan dan keluaran iaitu 8 mewakili voltan positif dan 9 mewakili voltan negatif. Pengatur litar bersepadu jenis ini menghasilkan voltan keluaran yang tetap. Contoh : LM 7805
voltan keluarannya adalah +5V
LM7905
voltan keluarannya adalah -5V
Rajah 4.20 menunjukkan litar pengatur voltan litar bersepadu.
Rajah 4.20 : Sebahagian litar bekalan kuasa pengatur voltan litar bersepadu (IC)
Terdapat juga pengatur litar bersepadu tiga terminal yang mempunyai voltan keluaran yang boleh diubah. Jadual 4.21 menunjukkan data pengatur litar bersepadu (IC).
Positive Output Voltage Fixed Adjustable Output Output Voltage Voltage
Output Current
5 Amperes
3 Amperes
1.5 Amperes
Device Output Voltage Package
LM350 +1.2V to +33V
LM345 -5.0V, 5.2V
TO-3
TO-3
TO-3
Device Output Voltage
LM340-XX, LM78XX +5V, +6V, +8V, +10V, +12V, +15V, +18V, +24V TO-3, TO-220
LM317 +1.2V to +37V High Voltage (HT) 1.2V to +57V
LM320-XX, LM79XX -5.0V, -5.2V, -6.0V, -8.0V, -9.0V, -12.0V -15V, -18V, -24V
LM337 -1.2V to -37V High Voltage (HT) -1.2V to -47V
T0-3, TO-220
TO-3, TO-220
TO-3, TO-220
LM341-XX LM78MXX +5V, +6V, +8V, +10V, +12V, +15V, +18V, +24V TO-202
LM317M +1.2V to +37V
LM320M, LM79MXX -5.0V, -5.2V, -6.0V, -8.0V, -9.0V, -12.0V -15V, -18V, -24V
LM337M -1.2V to -37V
TO-202, T0-39
TO-202, TO-39
TO-202,TO-39
Device Output Voltage
Device Output Voltage
Package 100 milliamperes
TO-3 LM323 +5.0V
Package 250 mlliamperes
LM338 +1.2V to +33V
Device Output Voltage Package
Package 500 milliamperes
Negative Output Voltage Fixed Adjustable Output Output Voltage Voltage
Device Output Voltage
Package
LM342-XX +5V, +6V, +8V, +10V, +12V, +15V, +18V, +24V TO-202
LM320ML -5.0V, -6.0V, -8.0V, -10V, -12V, -15V -18V, -24V TO-202
LM340LA-XX, LM78L-XX +5V, +6V, +8V, +10V, +12V, +15V, +18V, +24V TO-39, TO-92
LM320L-XX LM79L-XX -5.0V, -6.0V, -8.0V, -9V, -12V, -15V -18V, -24V TO-92, TO-39
Jadual 4.21 : Sebahagian data pengatur jenis IC tiga terminal
4.2 PENGUJIAN DAN KESELAMATAN
4.1.1
Mengesan kerosakan
Dalam litar bekalan kuasa pengatur voltan terdapat empat peringkat iaitu pengubah, penerus, penapis dan pengatur, kerosakan boleh berlaku dimana-mana peringkat. Pemerhatian yang khusus perlu dibuat untuk mengenal pasti kesan ( symptom) kerosakan. Pertama pastikan bekalan ac pada litar disambung dengan betul dan suis ditutup ( on). Jika tiada voltan dc keluaran tiada, pastikan ada voltan ac masukan pada belitan sekunder, jika tiada voltan ac pada sekunder pengubah, tiga kemungkinan kerosakan boleh berlaku: a)
Belitan primer atau sekunder terbuka
b)
Dawai penyambung dari palam terbuka / putus
c)
Fius terbuka / putus.
Untuk menguji, pastikan suis soket dibuka (off) dan palam ditanggalkan dari soket, meter Ohm boleh digunakan untuk menguji keterusannya. Jadual 4.23 menunjukkan simptom dan kerosakan yang berlaku pada bekalan kuasa pengatur voltan boleh laras. Terdapat tiga jenis kerosakan yang biasa berlaku kepada komponen elektronik : 1.
Terbuka
2.
Terpintas
3.
Bocor
KESAN
KEROSAKAN
1. Kerosakan pada pengubah
Voltan dc keluaran 0V dan tiada voltan sekunder. Rintangan belitan primer dan sekunder rendah (normal) Voltan dc keluaran 0V dan tiada voltan ac pada belitan sekunder. Rintangan belitan primer infiniti dan rintangan rendah pada belitan sekunder. Voltan dc keluaran 0V dan tiada voltan ac pada belitan sekunder.Rintangan belitan sekunder infiniti dan rintangan rendah pada belian primer.
Dawai penyambung bekalan masukan atau fius terbuka
Belitan primer terbuka
Belitan sekunder terbuka
2. Kerosakan pada penerus (gelombang penuh dan tetimbang)
Diod penerus terbuka Voltan dc keluaran rendah dan terdapat voltan riak.
Fius terbuka disebabkan arus yang berlebihan. Rintangan pada pengubah normal
Diod penerus pintas.
Litar berfungsi dengan normal tetapi voltan dc keluaran lebih rendah dari yang sepatutnya.
Rintangan diod penerus menjadi tinggi (maka voltan pincang bertambah)
3. Kerosakan kapasitor penapis
Voltan dc keluaran rendah, paras voltan riak bertambah. Pengaturan voltan lemah.
Kapasitor penapis terbuka
Fius terbuka, rintangan keluaran penerus rendah bila diukur pincang depan dan songsang.
Kapasitor penapis pintas.
Voltan dc keluaran rendah dengan paras voltan riak Kapasitor penapis bocor. bertambah. Pengaturan voltan lemah (mungkin litar berfungsi dengan tak stabil) 4. Kerosakan litar pengatur
Voltan dc keluaran 0V dan voltan masukan ke pengatur Transistor siri dasar dan pengeluar sedikit tinggi dari normal. terbuka.
Voltan masukan dan keluaran pengatur sama, fius boleh jadi terputus atau merosakan transistor disebabkan arus yang berlebihan.
Transistor pemungut dan pengeluar terpintas.
Voltan dc keluaran rendah, transistor siri menjadi panas.
Diod zener terpintas
Tiada voltan rujukan, voltan dc keluaran mungkin akan tinggi atau rendah bergantung kepada corak sambungan diod zener.
Diod zener terbuka.
Voltan dc keluaran lebih tinggi dari sepatutnya, tiada pengaturan voltan dan tiada voltan kawalan.
Penguat ralat terbuka (transistor atau I.C)
Diod zener menjadi panas disebabkan arus yang berlebihan. Litar tak boleh dikawal. Voltan dc keluaran rendah lebih rendah dari voltan zener.
Penguat ralat pintas.
Rajah 4.23 : Jadual kesan dan kerosakan Unit Bekalan Kuasa Pengatur Voltan Boleh Laras.
Terdapat tiga kaedah asas mengesan kerosakan :
a) Pemerhatian dengan pancaindera – melihat fizikal komponen jika ada yang hangus atau sebagainya dan menghidu jika ada komponen terbakar. b) Suntikan dan surihan isyarat. c) Sukatan voltan dan rintangan.
4.1.2
Langkah-langkah keselamatan i.
Keselamatan diri
Anda merupakan individu yang melakukan tugas atau kerja. Kecuaian semasa melakukan kerja boleh mengakibatkan kemalangan diri anda. Oleh yang demikian dengan mematuhi peraturan keselamatan dengan betul amatlah penting demi untuk mengelakkan diri daripada terlibat dengan sebarang kemalangan. Antara peraturan yang perlu diikuti dan diamalkan adalah : •
•
•
ii.
Cara berpakaian -
Memakai pakaian bengkel
-
Memakai kasut bertebat dan bertumit rendah
-
Tidak memakai barang kemas
-
Tidak memakai tali leher
Sikap -
Sentiasa mematuhi arahan
-
Merancang aktiviti sebelum memulakan kerja
-
Melaporkan sebarang kerosakan
-
Menggunakan alat yang betul
-
Menggunakan alat mengikut prosedur yang ditetapkan
Fizikal -
Sihat
-
Tidak rabun warna
-
Jelas penglihatan
Keselamatan alat
Peralatan elektrik hendaklah sentiasa dalam keadaan baik dan dilengkapi dengan ciri-ciri keselamatan yang ditetapkan. Antara ciri keselamatan yang perlu diperhatikan adalah: •
Penebatan -
Semua alat dan perkakasan elektrik hendaklah mempunyai penebat yang baik dan sempurna.
•
Penggunaan alat pematerian ( soldering iron) -
Alat pemateri adalah satu alat untuk meleburkan bahan pemateri, oleh yang demikian hujung alat peteri adalah panas dengan itu
elakkan dari meletakkannya dimerata-rata. Letakkan alat pemateri di pemegangnya (holder ). -
Elakkan dari mengetuk alat pateri untuk membersihkan hujung alat pemateri dari bahan pateri sebab ia akan merosakkan elemen pemanasnya. Gunakan span basah untuk membersihkannya
•
Penggunaan meter pelbagai (multimeter ) -
Gunakan julat yang betul
-
Pastikan kekutuban yang betul
MEMBINA BEKALAN KUASA PENGATUR VOLTAN DC BOLEH LARAS OBJEKTIF:
1.
Membina bekalan kuasa pengatur voltan boleh laras menggunakan transistor
2.
Menggunakan alat tangan dengan betul
3.
Membuat pematerian dengan baik
4.
Menguji kefungsian litar bekalan kuasa boleh laras
5.
Mengamalkan keselamatn diri dan alat semasa ditempat kerja
BAHAN / PERALATAN:
PERALATAN Set peralatan tangan kerja pematerian Osiloskop Meterpelbagai
KUANTITI 1 set 1 set 1 set
BAHAN Pengubah 240V/18V 1A Palam 3 pin Pemegang fius dan fius 1.5A Penerus tetimbang 1A Perintang 2.2K ½W Perintang 4.7K ½W Perintang 1.2K ½W Perintang 1K ½W Perintang berubah 10K Kapasitor 2200uF 35V Kapasitor 100uF 25V Transistor BD207 Transistor C1815 Diod zener 6.2V Papan jalur Suis Bahan pateri
KUANTITI 1 unit 1 unit 1 set 1 unit 1 unit 1 unit 1 unit 2 unit 1 unit 1 unit 1 unit 1 unit 2 unit 1 unit
1 unit secukupnya
LANGKAH KERJA
1.
Sediakan peralatan tangan dan bahan/komponen
2.
Rajah 4.24 adalah satu litar skema bekalan kuasa pengatur voltan boleh laras, dengan menggunakan alatan pematerian sambungkan litar itu pada papan jalur.
3.
Setelah semua komponen telah disambung, pastikan semua sambungan dibuat dengan betul dan dapatkan pengesahan dari guru.
4.
Uji kefungsian litar dan pastikan litar berfungsi dengan baik.
5.
Gunakan meter pelbagai, ukur voltan keluaran dc dan laras VR supaya voltan yang berubah dapat diperoleh.
6.
Laras VR supaya voltan keluaran berada dalam keadaan minima, ukur voltan pada setiap titik ujian dan catatkan semua keputusan dalam jadual 4.25.
7.
Laras VR supaya voltan keluaran berada dalam keadaan maksima, ukur voltan pada setiap titik ujian dan catatkan semua keputusan dalam jadual 4.25.
8.
Gunakan litar yang sama dan telah berfungsi dengan baik. Buat kerosakan seperti dalam jadual 4.26 dan catatkan semua dapatan dalam jadual 4.26.
Vout Transistor
Titik ujian
Voltan dc
Voltan dc
MINIMA
MAKSIMA
BENTUK GELOMBANG
Tapak Q1
Pengeluar (Vout) Pemungut Tapak
Q2
Pengeluar Pemungut Tapak
Q3
Pengeluar Pemungut
Jadual 4.25 Kerosakan
Voltan dc Q1 VB
VE
Voltan dc Q2 VC
VB
VE
Voltan dc Q3 VC
VB
VE
VC
Vp-p
S A R A L H E L O B N A T L O V R U T A G N E P A S A U K N A L A K E B R A T I L : 4 2 . 4 H A J A R
GLOSERI
ac
- alternating current , dalam bahasa melayu arus ulang alik.
dc
- direct current , dalam bahasa melayu arus terus.
IZ
- arus diod zener
N p
- merujuk kepad pengubah bermakna bilangan lilitan primer
Ns
- merujuk kepada pengubah bermakna bilangan lilitan sekunder
R L
- perintang beban
R CE
- rintangan antara pemungut dan pengeluar transistor
VB
- voltan pada dasar transistor.
VE
- voltan pengeluar transistor
VC
-
VCE
- voltan susut antara pemungut dan pengeluar transistor
Vz
- voltan diod zener
Vp-p
- voltan puncak ke puncak
V p
- merujuk kepada pengubah bermakna voltan primer
Vs
- merujuk kepada pengubah bermakna voltan sekunder
voltan pemungut transistor
