LAPORAN PROJECT ELEKTRONIKA ANALOG
POWER SUPPLY STABILIZER
Disusun Oleh :
M Alvin Hardiawan (1110151006)
Syahroni Isron R (1110151013)
Dosen Pengampu :
Eru Puspita
Departemen Teknik Elektro
Politeknik Elektronika Negeri Surabaya
TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini, praktikan diharapkan mampu :
Membuat rangkaian stabilizer
Memahami prinsip kerja rangkaian stabilizer
Memahami prinsip kerja dari comparator
Memahami prinsip kerja diode zener
Memahami pengaruh tahanan beban terhadap Vout
DASAR TEORI
Diode Zener
Dioda zener adalah salah satu jenis dioda yang memiliki karakteristik menyalurkan arus listrik mengalir ke arah berlawanan apabila tegangan yang diberikan melebihi batas, yang biasa disebut dengan breakdown voltage (tegangan tembus). Inilah yang membedakan dengan jenis dioda yang lainnya yang hanya menyalurkan arus listrik satu arah. Pada sirkuit atau rangkaian elektronika jenis dioda ini banyak ditemukan pada rangkaian regulator tegangan. Biasanya bentuknya lebih kecil dari pada jenis dioda lainnya. Namun seiring dengan perkembangan zaman ada juga yang ukurannya hampir sama dengan dioda silikon atau yang lainnya.
Gambar 1. Kurva karakteristik Dioda Zener
Titik breakdown dari suatu dioda zener dapat dikontrol dengan memvariasi konsentrasi doping. Konsentrasi doping yang tinggi, akan meningkatkan jumlah pengotoran sehingga tegangan zenernya (Vz) akan kecil. Demikian juga sebaliknya, dengan konsentrasi doping yang rendah diperoleh Vz yang tinggi. Pada umumnya dioda zener dipasaran tersedia mulai dari Vz 1,8 V sampai 200 V, dengan kemampuan daya dari ¼ hingga 50 W. Penerapan dioda zener yang paling penting adalah sebagai regulator atau stabilizer tegangan (voltage regulator). Rangkaian dasar stabilizer tegangan menggunakan dioda zener dapat dilihat pada gambar dibawah. Agar rangkaian ini dapat berfungsi dengan baik sebagai stabilizer tegangan, maka dioda zener harus bekerja pada daerah breakdown. Yaitu dengan memberikan tegangan sumber (Vi) harus lebih besar dari tegangan dioda zener (Vz).
Gambar 2. Rangkaian Dasar Stabilizer Dengan Dioda Zener
Pada dioda zener terdapat nilai Izm (Arus zener maksimum) yang telah ditentukan oleh pabrik dan arus zener tidak boleh melebihi Izm tersebut, karena akan mengakibatkan kerusakan pada dioda zener. RS adalah hambatan yang berfungsi sebagai pembatas arus untuk rangkaian stabilizer tegangan. Apabila tegangan Vi lebih tinggi dari Vz dan RL lebih besar dari RL minimum maka fungsi dari stabilizer tegangan pada dioda zener dapat bekerja, oleh karena itu RL harus lebih besar dari RLmin. RLmin dapat ditentukan pada saat VL = Vz sebagai berikut.
Nilai RLmin ini akan menjamin dioda zener bekerja secara konsisten. Bila zener sudah bekerja, berarti VL = Vz = konstan, dan dengan menganggap Vi tetap maka turun tegangan pada RS (VR) juga tetap, yaitu :
Sehingga arus yang mengalir pada RS dapat diketahui dengan :
Dan arus yang mengalir pada dioda zener dapat ditentukan dengan :
Arus pada dioda zener (Iz) tidak boleh melebihi nilai Izm yang telah ditentukan pabrik, untuk membatasi arus zener ini dapat mengatur nilai RS dengan rumusan diatas.
Komparator
Komparator adalah komponen elektronik yang berfungsi membandingkan dua nilai kemudian memberikan hasilnya, mana yang lebih besar dan mana yang lebih kecil. Komparator bisa dibuat dari konfigurasi open-loop Op Amp. Jika kedua input pada Op Amp pada kondisi open-loop, maka Op Amp akan membandingkan kedua saluran input tersebut. Hasil komparasi dua tegangan pada saluran masukan akan menghasilkan tegangan saturasi positif (+Vsat) atau saturasi negatif (-Vsat).
Gambar 3. Rangkaian Op-amp komparator
Sebuah rangkaian komparator pada Op Amp akan membandingkan tegangan yang masuk pada satu saluran input dengan tegangan pada saluran input lain, yang disebut tegangan referensi. Tegangan output berupa tegangan high atau low sesuai dengan perbandingan Vin dan Vref.
Besar tegangan keluaran dari komparator tidak bersifat linier secara proporsional terhadap besar tegangan input. Terdapat dua macam komparator, antara lain :
1. Komparator Tak-Membalik (Non-Inverting Comparator )
2. Komparator Membalik (Inverting Comparator)
Pada Non-Inverting Comparator, tegangan input dipasang pada saluran non-inverting (+) dan tegangan referensi pada saluran inverting (-). Pada rangkaian Non-Inverting Comparator, jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah +Vsat (mendekati tegangan +VCC). Jika Vin lebih kecil dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat (mendekati tegangan -VEE).
Pada Inverting Comparator tegangan input (Vin) dihubungkan pada saluran inverting (-) dan tegangan referensi (Vref) pada saluran non-inverting (+). Tegangan referensi dapat menggunakan sumber catu daya tegangan konstan atau rangkaian pembagi tegangan. Pada saat Vin lebih kecil dari Vref, tegangan output Vo adalah +Vsat ( +VCC). jika Vin lebih besar dari Vref, maka tegangan output adalah -Vsat ( +VEE).
ALAT DAN BAHAN
Peralatan
1. Mini drill
2. Setrika
3. Baskom
4. Solder
5. Sedot timah
6. Gergaji
7. Laptop
8. Printer
9. Grenjeng
Bahan dan Komponen
1. PCB Polos 1 buah
2. Timah Secukupnya
3. Ferrit Cloride Secukupnya
4. IC LM741 1 buah
5. Connector White House 2 buah
6. Transistor TIP3055 1 buah
7. Diode Zener 5.1V 1 buah
8. Resistor 680 Ohm, 2K Ohm, 12K Ohm 1 buah
9. Kabel jumper Secukupnya
10. Resistor 39 Ohm/ 5 W; 10 Ohm/ 10 W; 5.6 Ohm/ 10 W; 3.9 Ohm/ 20 W 1 buah
11. Amplas 1 buah
12. Kertas Art papper 1 buah
RANGKAIAN PROJECT
PROSEDUR PROJECT
Menyiapkan alat dan bahan.
Membuat rangkaian dan board-nya. Print laser pada art papper,
Mengamplas lapisan tembaga pada bagian PCB yang akan digunakan hingga mengkilat.
Menyetrika kertas art papper pada PCB yang telah di gosok dengan amplas
Memotong PCB yang telah tertempel tinta gambar rangkaian menggunakan gergaji.
Mengetching PCB yang telah digergaji pada ferrit chlorid yang diberi air panas. Digoyang-goyangkan hingga tembaga nya hilang yang berada diluar jalur rangkaian
Mencuci PCB dengan air, lalu setelah kering membersihkan tinta dengan menggosokkan grenjeng secara pelan-pelan pada lapisan jalur agar tidak terkelupas jalurnya
Memasang komponen pada PCB sesuai dengan schematic. Setelah itu disolder dengan timah.
DATA PERCOBAAN
Vin (V)
RL ( )
VR (V)
VS (V)
VB (V)
VO (V)
IO (A)
12
39 / 5W
5.11
5.11
6.91
5.95
0.15
10 / 10 W
5.10
5.11
8.33
5.95
0.5
5.6 / 10W
3.05
5.11
6.08
3.57
0.64
3.9 / 20W
2.15
5.11
5.02
2.51
0.64
24
39 / 5W
5.22
5.22
6.09
6.09
0.16
10 / 10 W
5.22
5.22
6.09
6.09
0.61
5.6 / 10W
3.38
5.22
6.45
3.94
0.7
3.9 / 20W
5.22
5.35
6.45
4.14
0.7
ANALISA DATA
Pada projek kali ini, yaitu berjudul Power Supply Stabilizier dengan menggunakan IC LM741 dan diode zener sebagai tambahan dari rangkaian non inverting amplifer. Diode zener disini berfungsi sebagai penyetabilan dari tegangan power supply 12V menjadi 5,1V (tegangan diode) yang selanjutnya tegangan dikuatkan lagi pada IC 741 sebesar 6V (sesuai keinginan).
Besar output 6V dari IC 741 berasal dari perhitungan menggunakan rumusan rangkaian noninverting dari tegangan dari diode zener 5,1 V. Namun pada pengukuran terukur output nya 6,02 V dengan error yang kecil sebesar 3,33%.
Vo = 1+(Ri/Rf) x Vin
Resistor yang dipasang dari diode zener didapat dari rumusan R = V/I yang mana nilai I (arus) didapat dari daya yang dimiliki diode zener. Untuk mendapatkannya menggunakan rumus P = V x I.
Pengukuran dilakukan dengan 2 macam Vin, yang pertama yaitu dengan power supply 12v yang ber output 6V. setelah itu diukur dengan power supply 24 V yang menggunakan Rl tambahan. Rl itu yaitu resistor dengan kapasitas daya yang besar. Dari hal tersebut terlihat bahwa apabila kita memasang beban RL yang nilainya dibawah RL MIN maka rangkian comparator tidak bisa mempertahankan tegangan output yang dijaganya. Semakin besar arus yang mengalir melalui terminal Vout maka Vout semakin tidak bisa mempertahankan tegangan stabilizernya (tegangannya drop)
KESIMPULAN
Nilai dari resistor sangat memengaruhi hasil output dari power supply stabilizier
Semakin besar daya pada resistor beban di dalam rangkaian maka arus output yang harus dikeluarkan semakin besar pula
Apabila nilai suatu Resistansi Beban (RL) dibawah dari nilai RLmin maka rangkaian stabilizer akan mengalami drop tegangan output atau tidak dapat mempertahankan tegangan outputnya yang konstan
